基本信息
- 项目名称：
- 发动机排气管节油效果研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 仿真结果表明，当发动机转速为4000r／min时，长度、内径和曲率分别为1410mm、28mm、26mm时，发动机性能有所改善。在此基础上设计并模拟相邻两个波纹间隔为20mm，波纹数为5个，波纹最小内径为22mm的波纹形排气管性能。事实证明，发动机性会达到更优。它有效地起到阻碍气流的作用，使气缸内的混合气体充分燃烧，降低燃油消耗率，减少废气排放污染，可谓节能与环保一举两得。
- 详细介绍：
- 随着社会现代化的发展，人类对能源的需求越来越大，因此，实现能源最大利用化已经成为当今能源科学急需解决的问题之一。节能车的发展已经成为中国汽车技术创新的重要方向。其中，排气管作为汽车发动机不可或缺的组件，起着至关重要的作用。 实践经验表明，发动机排气管长度及形状直接影响到汽车的经济性、动力性和实用性。我们运用AVL BOOST软件建立数学模型，进行动态模拟和发动机性能分析，可确定发动机排气管的最佳长度、内径和曲率，然后设计出一种新型的波纹形排气管，可以有效地起到阻碍气流的作用。这种排气管有以下突出优点： 1.结构独特。波纹形排气管在现有市场上仍属空白。 2.节能效果得到提高。经过改进后的排气管相比同等条件下的普通管实测燃油消耗率会下降17g/kw•h，节油率为5.15%。据此预计，若该项技术应用于机动车发动机上，节油率可达5%以上。 3.发动机减排效果明显。通过对波纹排气管的波纹间隔和波纹数量的特殊设计，排气管会产生一个平均排气反力，就将废气压入汽缸中再次燃烧，从而降低废气的排放量，提高能源利用率。 4.科学性较高。实验运用了AVL BOOST软件来建立数学模型并进行动态模拟和发动机性能分析，可以准确地反映实验原理和模拟实验过程。 上述的前三个优点都会使发动机的油耗和废气排放量大幅度地降低，节能与环保一举两得，这符合创建低碳经济社会的要求。第四个优点则可以从一定程度上反映该实验的可操作性和科学性。
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撰写目的和基本思路
- 实现能源最大利用化已成为当今能源科学急需解决的问题之一，这就意味着节能车已成为中国汽车技术创新的重要方向。而排气管作为汽车发动机不可或缺的组件，它起着至关重要的作用。 实践经验表明，适当的改变排气管的长度、内径外部及内部结构，合理的利用排气管的动态效应，便可使排气合理受阻，从而减少废气的排出。运用软件可建立数学模型，进行动态模拟和发动机性能计算，以达到节能的目的。
科学性、先进性及独特之处
- 运用AVL BOOST软件建立数学模型，进行动态模拟和发动机性能分析，可确定发动机排气管的最佳长度、内径和曲率，然后设计出一种新型的波纹形排气管，从而可以更有效地起到阻碍气流的作用，使发动机在功率、扭矩几乎不变时，大大降低燃油消耗率。这不仅可使汽缸内的混合气体充分燃烧，还很大程度上降低了废气排放量，大大减少了对空气的污染，此所谓环保与节能一举两得。
应用价值和现实意义
- 发动机排气管节油研究是对今后内燃机工业发展的重要支持，具有深远影响，并会为我国节能减排事业做出一定贡献。这种技术若在机动车辆上普及，将会为机动车用户有效减少一大部分开支，刺激潜在消费者以提高市场需求，为国家GDP的有效增长推进一步，为世界的能源节约贡献一份力量。
学术论文摘要
- 实践经验表明，发动机排气管长度及形状直接影响到汽车的经济性、动力性和实用性。我们运用BOOST软件建立数学模型，进行动态模拟和发动机性能分析，确定了发动机排气管的最佳长度、内径和曲率，然后设计出一种新型的波纹形排气管，可以有效地起到阻碍气流的作用。这种排气管有以下突出优点： 1.结构独特。波纹形排气管在现有市场上仍属空白，它具有一定波纹间隔、波纹数量、波纹内径。 2.节能效果。经过改进后的排气管提高了燃料的利用率，相比同等条件下的普通管实测燃油消耗率会下降17g/kw•h，节油率为5.15%。 3.减排效果明显。通过对波纹排气管的波纹间隔和波纹数量的特殊设计，排气管会产生一个平均排气反力，就将废气压入气缸中再次燃烧，从而降低废气的排放量。 4.科学性较高。实验运用了AVL BOOST软件来建立数学模型并进行动态模拟和发动机性能分析，可以准确地反映实验原理和模拟实验过程。 上述的前三点都会使发动机的油耗和废气排放大幅度降低，节能与环保一举两得，这符合创建低碳经济社会的要求。第四点则可以从一定程度上反映该实验的可操作性和科学性。
获奖情况
- 在2010年燕山大学“大学生课外科研立项”中获得立项资格，并在下半年的第十五届“世纪杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 目前，我国政府高度重视节能与新能源汽车的研究和发展，在科技部的积极倡导与支持下，2008年奥运会有500辆自主研发的节能与新能源汽车投入运行，取得了良好的示范效果。我国已基本形成混合动力、纯电动和燃料电池三类新能源汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系，以及新能源汽车技术标准体系框架和测试评价能力。现有34家企业的91个整车产品（包括客车底盘）被批准列入《车辆生产企业及产品公告》，实现了小批量的整车生产能力和局部区域的商业化示范运行，累计投入运营车辆超过500台，运营里程超过1500万公里。由此看来，节能车的发展肯定是将来汽车发展的趋势。 REMUS，目前欧洲最著名，且最具规模的排气管专业制造厂，它的工程师们虽然已成功的研制出排气顺畅的排气管，使得排气时的回压得以减低35%至85%，而提升3%到5%不等的马力，同时将嘈杂的高分贝排气声转换成REMUS独有的低沉声浪。但是，在排气管的内部构造方面没有做出太大的改进，而且也没有有效的利用废气。有人曾研究过EQ6100 汽油机进、排气管结构和与配气相位间的匹配对发动机性能的影响，从提高充气效率和减少排气干扰的角度出发，提出了进、排气管结构改进和与配气相位匹配的改进设计方案。改进设计后，发动机的动力性能得到了明显地改善。除此之外，还有对排气管内气流、管径、插入深度和出口长度等各个方面的分析。 而现在为提高大学生们创新实践的能力，会在本科生以上举行各种节能车比赛。一般来讲，大家设计节能车参加比赛时都是根据实践经验而来，而将重心放在电路设计，外形设计和整车综合性能上，往往忽略了这一点。但是，排气管作为汽车发动机不可或缺的组件，起着至关重要的作用。它的长度及形状直接影响到汽车的经济性、动力性和实用性，所以我们对其进行了系统化研究与分析。
