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发动机辅助制动模拟研究

作　者: 吴佩珊
导　师: 罗福强
学　校: 江苏大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 辅助制动 发动机制动 排气制动 减压制动 气缸压力
分类号: U463.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 144次
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内容摘要


本文在前人研究的基础上,对发动机辅助制动、排气辅助制动、减压制动等几种常见的发动机辅助制动的工作原理及工作过程进行了深入的研究和分析。通过试验与模拟计算相结合的研究方式对以上几种辅助制动的制动能力进行了研究,讨论了在不影响发动机正常工作的前提下提高制动功率的主要手段。研究中选用一台单缸柴油机作为研究对象,试验以电力测功机倒拖发动机并用高速数据采集系统记录发动机在发动机制动、排气制动及减压制动工作过程中不同转速下气缸内压力随曲轴转角变化。根据前人研究中提出的“平均制动压力”、“制动比”、和“制动系数”等参数来评价发动机辅助制动的制动效能。根据发动机辅助制动器工作时缸内的特点,结合相关资料建立数学模型,并应用MATLAB软件编程计算,求解得到气缸压力随曲轴转角变化的p-V图。将模拟结果与试验结果比较,二者的变化趋势基本相同。以上几种发动机辅助制动的气缸压力都随转速的升高而增大,且峰值越靠近上止点。发动机制动的制动功主要来源于发动机的摩擦损失、泵气损失以及散热损失等不可逆损失,因此制动功率较小,制动功的增加主要依赖于发动机转速的提高。排气制动是在发动机制动的基础上通过增大排气背压进而提高了制动能力,制动能力主要受到发动机转速和排气背压的影响,发动机转速越高,排气背压越大,排气制动的制动功率越大。另外,本文在前人研究的基础上,对排气门的二次开启作了进一步的研究。减压制动通过对发动机正常工作过程的影响,在压缩上止点前打开减压气门,排出气缸内的高温高压气体,这样膨胀冲程开始时气缸内的压力较低,对外做功很少,提高了发动机的制动能力。减压制动的制动功率主要受到发动机转速和减压气门运行参数(包括减压气门的最大开度和减压气门的开启提前角)的影响,不同转速下均对应一个减压气门开启提前角使减压制动的制动功率达到最大。研究表明,减压制动是制动效果最好的发动机辅助制动。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 车用缓速器的种类和作用概述  12-15
  1.2 汽车缓速器的发展历程  15-17
  1.3 课题的意义及主要内容  17-18
    1.3.1 课题的意义  17
    1.3.2 课题的主要内容  17-18
  1.4 本章小结  18-19
第二章 发动机辅助制动技术及工作原理  19-31
  2.1 发动机制动  19-20
  2.2 发动机排气辅助制动器  20-25
    2.2.1 排气辅助制动器的结构  20-22
    2.2.2 排气辅助制动器的工作原理  22-25
  2.3 发动机泄漏辅助制动器  25-26
  2.4 发动机减压辅助制动器  26-29
    2.4.1 发动机减压辅助制动器的结构  26-27
    2.4.2 发动机减压辅助制动器的工作原理  27-29
  2.5 本章小结  29-31
第三章 发动机辅助制动试验装置及数学模型  31-45
  3.1 试验设备及试验方案  31-34
    3.1.1 实验设备  31-33
    3.1.2 实验方案  33
    3.1.3 压力标定及压力标定装置  33-34
  3.2 发动机制动能力的分析  34-36
    3.2.1 发动机制动功的组成  34-35
    3.2.2 与发动机制动相关的几个概念及定义  35-36
  3.3 发动机辅助制动的数学模型  36-44
    3.3.1 能量方程  37-39
    3.3.2 质量守恒方程  39
    3.3.3 理想气体状态方程  39
    3.3.4 外部约束方程  39-40
    3.3.5 发动机气缸周壁的传热计算  40-42
    3.3.6 进、排气流量的计算  42-44
    3.3.7 模型修正与细化  44
    3.3.8 制动扭矩的求取  44
  3.6 本章小结  44-45
第四章 发动机辅助制动的模拟及试验结果分析  45-69
  4.1 发动机制动的模拟及试验结果分析  45-50
    4.1.1 发动机制的模拟计算及结果分析  45-46
    4.1.2 发动机制动的试验结果分析  46-49
    4.1.3 发动机制动试验与模拟结果对比分析  49-50
  4.2 发动机排气制动的模拟及试验结果分析  50-60
    4.2.1 排气制动的模拟计算及计算结果分析  51-55
    4.2.2 发动机排气制动的模拟试验数据分析  55-58
    4.2.3 排气制动阀  58-60
  4.3 发动机减压制动  60-69
    4.3.1 减压制动模拟计算及计算结果分析  60-66
    4.3.2 减压制动的试验数据分析  66-69
第五章 总结与展望  69-71
  5.1 全文总结  69-70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
攻读学位期间发表的论文  75

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 制动系统
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