对置活塞柴油机缸内流动对性能影响的研究

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1、图书分类号TK422密级非密UDC621.4全日制工程硕士学位论文对置活塞柴油机缸内流动对性能影响的研究陶鹏校内指导教师（姓名、职称）苏铁熊（教授）许俊峰（副研究员）校外指导教师（姓名、职称）强永平（副研究员）申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）动力工程论文提交日期2015年5月1日论文答辩日期2015年5月23日学位授予日期年月日论文评阅孙大刚吕彩琴答辩委员会主席石志勇2015年05月29日中北大学学位论文对置活塞柴油机缸内流动对性能影响的研究摘要OPOC（对置活塞对置气缸）发动机是一种新型结构的二冲程发动机，具有结构紧凑、效率高、功率密度大、整机平衡性好、布置方式灵活等

2、优点，拥有广阔的应用前景。OPOC发动机虽然采用了直流扫气、电控喷油、电动增压等技术，但作为二冲程发动机其仍存在着换气质量不高、燃烧不充分等问题。本文在已有研究基础上，详细分析了不同气口结构下的缸内流动状况对OPOC发动机换气及燃烧过程的影响。文章首先计算了OPOC发动机气缸内外两活塞的具体运动规律，进而得到了OPOC发动机的缸内容积以及进排气口流通面积的变化情况，在此基础上设置合理的燃烧参数，建立了OPOC发动机的一维工作过程仿真模型，得到了发动机不同转速下的进排气压力、扫气效率、缸内压力等参数。基于一维仿真结果设定边界条件，建立OPOC发动机换气过程的三维仿真模型，分别对3

3、600r/min、2500r/min以及1600r/min三种转速下的换气过程进行分析，对比不同转速下的缸内瞬态流场以及残余废气分布的变化情况。通过分析发现：在原进排气口结构作用下所形成的缸内流动形式并不合理，高速工况下扫气质量较差。在原进气口模型5°/15°倾角的基础上，分别设计了10°/20°、15°/30°、20°/40°三种不同的改进方案，并对三种扫气方案在不同转速下的缸内流动、废气残留等情况进行了分析。为使发动机在整个工作转速范围内都能具有较高的扫气质量，文章最终选择了15°/30°作为最终的优化方案。为进一步研究所选定的15°/30°优化方案对整机性能的影响，文章对

4、15°/30°方案与原方案在3600r/min下的燃烧过程进行了分析。为保证分析的准确性，建立起了包括换气过程与燃烧过程的发动机整个工作过程的仿真模型。通过与原方案的燃烧过程对比分析发现：所选择的最终优化方案，缸内流动形式更加合理，在一定程度上加快了燃油的蒸发与雾化，同时可燃混合气分布更加均匀，燃烧过中北大学学位论文程更加迅速。最终通过对整个工作过程的P-V曲线计算发现，改进方案的发动机功率更大、油耗更低。关键词：对置活塞对置气缸发动机，缸内流动，换气过程，燃烧过程中北大学学位论文StudyOntheEffectsofCylinderFlowonOpposedPistonDie

5、selEngineAbstractAsthetwostrokeenginewithnovelstructure,OPOC(OpposedPistonandOpposedCylinder)enginehastheadvantagesofcompactstructure,highefficiency,highpowerdensity,goodoverallbalance,flexiblelayout,withsomanyadvantagesmeansthatthisenginehasabroadprospectinapplication.Asaspecialtwostrokeeng

6、ine,althoughOPOCengineusedDCsweepgas,electronicfuelinjection,electricboostertechnology,butunavoidablyithasthecommontwostrokeenginedrawback,suchaspoorexchangequality,incompletecombustionetc.Basedonexistingresearch,thispaperanalyzedtheinfluenceofairexchangeprocessincylinderandthecombustionproc

7、essofOPOCengine,consideringtheflowconditionofcylinderunderdifferentairoutletstructure.AimingatthesituationschangeoftheOPOCenginecylindervolumeandtheinletandoutletcirculationarea,thispaperfirstlycalculatedthespecificmotionlawofinsideandoutsidepiston