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基本信息

項目名稱:
發(fā)動機排氣管節(jié)油效果研究
小類:
機械與控制
簡介:
仿真結果表明,當發(fā)動機轉速為4000r/min時,長度、內徑和曲率分別為1410mm、28mm、26mm時,發(fā)動機性能有所改善。在此基礎上設計并模擬相鄰兩個波紋間隔為20mm,波紋數(shù)為5個,波紋最小內徑為22mm的波紋形排氣管性能。事實證明,發(fā)動機性會達到更優(yōu)。它有效地起到阻礙氣流的作用,使氣缸內的混合氣體充分燃燒,降低燃油消耗率,減少廢氣排放污染,可謂節(jié)能與環(huán)保一舉兩得。
詳細介紹:
隨著社會現(xiàn)代化的發(fā)展,人類對能源的需求越來越大,因此,實現(xiàn)能源最大利用化已經成為當今能源科學急需解決的問題之一。節(jié)能車的發(fā)展已經成為中國汽車技術創(chuàng)新的重要方向。其中,排氣管作為汽車發(fā)動機不可或缺的組件,起著至關重要的作用。 實踐經驗表明,發(fā)動機排氣管長度及形狀直接影響到汽車的經濟性、動力性和實用性。我們運用AVL BOOST軟件建立數(shù)學模型,進行動態(tài)模擬和發(fā)動機性能分析,可確定發(fā)動機排氣管的最佳長度、內徑和曲率,然后設計出一種新型的波紋形排氣管,可以有效地起到阻礙氣流的作用。這種排氣管有以下突出優(yōu)點: 1.結構獨特。波紋形排氣管在現(xiàn)有市場上仍屬空白。 2.節(jié)能效果得到提高。經過改進后的排氣管相比同等條件下的普通管實測燃油消耗率會下降17g/kw?h,節(jié)油率為5.15%。據(jù)此預計,若該項技術應用于機動車發(fā)動機上,節(jié)油率可達5%以上。 3.發(fā)動機減排效果明顯。通過對波紋排氣管的波紋間隔和波紋數(shù)量的特殊設計,排氣管會產生一個平均排氣反力,就將廢氣壓入汽缸中再次燃燒,從而降低廢氣的排放量,提高能源利用率。 4.科學性較高。實驗運用了AVL BOOST軟件來建立數(shù)學模型并進行動態(tài)模擬和發(fā)動機性能分析,可以準確地反映實驗原理和模擬實驗過程。 上述的前三個優(yōu)點都會使發(fā)動機的油耗和廢氣排放量大幅度地降低,節(jié)能與環(huán)保一舉兩得,這符合創(chuàng)建低碳經濟社會的要求。第四個優(yōu)點則可以從一定程度上反映該實驗的可操作性和科學性。

作品圖片

  • 發(fā)動機排氣管節(jié)油效果研究
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

實現(xiàn)能源最大利用化已成為當今能源科學急需解決的問題之一,這就意味著節(jié)能車已成為中國汽車技術創(chuàng)新的重要方向。而排氣管作為汽車發(fā)動機不可或缺的組件,它起著至關重要的作用。 實踐經驗表明,適當?shù)母淖兣艢夤艿拈L度、內徑外部及內部結構,合理的利用排氣管的動態(tài)效應,便可使排氣合理受阻,從而減少廢氣的排出。運用軟件可建立數(shù)學模型,進行動態(tài)模擬和發(fā)動機性能計算,以達到節(jié)能的目的。

科學性、先進性及獨特之處

運用AVL BOOST軟件建立數(shù)學模型,進行動態(tài)模擬和發(fā)動機性能分析,可確定發(fā)動機排氣管的最佳長度、內徑和曲率,然后設計出一種新型的波紋形排氣管,從而可以更有效地起到阻礙氣流的作用,使發(fā)動機在功率、扭矩幾乎不變時,大大降低燃油消耗率。這不僅可使汽缸內的混合氣體充分燃燒,還很大程度上降低了廢氣排放量,大大減少了對空氣的污染,此所謂環(huán)保與節(jié)能一舉兩得。

應用價值和現(xiàn)實意義

發(fā)動機排氣管節(jié)油研究是對今后內燃機工業(yè)發(fā)展的重要支持,具有深遠影響,并會為我國節(jié)能減排事業(yè)做出一定貢獻。這種技術若在機動車輛上普及,將會為機動車用戶有效減少一大部分開支,刺激潛在消費者以提高市場需求,為國家GDP的有效增長推進一步,為世界的能源節(jié)約貢獻一份力量。

學術論文摘要

實踐經驗表明,發(fā)動機排氣管長度及形狀直接影響到汽車的經濟性、動力性和實用性。我們運用BOOST軟件建立數(shù)學模型,進行動態(tài)模擬和發(fā)動機性能分析,確定了發(fā)動機排氣管的最佳長度、內徑和曲率,然后設計出一種新型的波紋形排氣管,可以有效地起到阻礙氣流的作用。這種排氣管有以下突出優(yōu)點: 1.結構獨特。波紋形排氣管在現(xiàn)有市場上仍屬空白,它具有一定波紋間隔、波紋數(shù)量、波紋內徑。 2.節(jié)能效果。經過改進后的排氣管提高了燃料的利用率,相比同等條件下的普通管實測燃油消耗率會下降17g/kw?h,節(jié)油率為5.15%。 3.減排效果明顯。通過對波紋排氣管的波紋間隔和波紋數(shù)量的特殊設計,排氣管會產生一個平均排氣反力,就將廢氣壓入氣缸中再次燃燒,從而降低廢氣的排放量。 4.科學性較高。實驗運用了AVL BOOST軟件來建立數(shù)學模型并進行動態(tài)模擬和發(fā)動機性能分析,可以準確地反映實驗原理和模擬實驗過程。 上述的前三點都會使發(fā)動機的油耗和廢氣排放大幅度降低,節(jié)能與環(huán)保一舉兩得,這符合創(chuàng)建低碳經濟社會的要求。第四點則可以從一定程度上反映該實驗的可操作性和科學性。

獲獎情況

在2010年燕山大學“大學生課外科研立項”中獲得立項資格,并在下半年的第十五屆“世紀杯”大學生課外學術科技作品競賽中獲特等獎。

鑒定結果

參考文獻

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同類課題研究水平概述

目前,我國政府高度重視節(jié)能與新能源汽車的研究和發(fā)展,在科技部的積極倡導與支持下,2008年奧運會有500輛自主研發(fā)的節(jié)能與新能源汽車投入運行,取得了良好的示范效果。我國已基本形成混合動力、純電動和燃料電池三類新能源汽車動力系統(tǒng)技術平臺和產學研合作研發(fā)體系,以及新能源汽車技術標準體系框架和測試評價能力。現(xiàn)有34家企業(yè)的91個整車產品(包括客車底盤)被批準列入《車輛生產企業(yè)及產品公告》,實現(xiàn)了小批量的整車生產能力和局部區(qū)域的商業(yè)化示范運行,累計投入運營車輛超過500臺,運營里程超過1500萬公里。由此看來,節(jié)能車的發(fā)展肯定是將來汽車發(fā)展的趨勢。 REMUS,目前歐洲最著名,且最具規(guī)模的排氣管專業(yè)制造廠,它的工程師們雖然已成功的研制出排氣順暢的排氣管,使得排氣時的回壓得以減低35%至85%,而提升3%到5%不等的馬力,同時將嘈雜的高分貝排氣聲轉換成REMUS獨有的低沉聲浪。但是,在排氣管的內部構造方面沒有做出太大的改進,而且也沒有有效的利用廢氣。有人曾研究過EQ6100 汽油機進、排氣管結構和與配氣相位間的匹配對發(fā)動機性能的影響,從提高充氣效率和減少排氣干擾的角度出發(fā),提出了進、排氣管結構改進和與配氣相位匹配的改進設計方案。改進設計后,發(fā)動機的動力性能得到了明顯地改善。除此之外,還有對排氣管內氣流、管徑、插入深度和出口長度等各個方面的分析。 而現(xiàn)在為提高大學生們創(chuàng)新實踐的能力,會在本科生以上舉行各種節(jié)能車比賽。一般來講,大家設計節(jié)能車參加比賽時都是根據(jù)實踐經驗而來,而將重心放在電路設計,外形設計和整車綜合性能上,往往忽略了這一點。但是,排氣管作為汽車發(fā)動機不可或缺的組件,起著至關重要的作用。它的長度及形狀直接影響到汽車的經濟性、動力性和實用性,所以我們對其進行了系統(tǒng)化研究與分析。
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