天然气发动机配气机构性能分析及优化

发布时间：2017-11-01 17:07

  本文关键词：天然气发动机配气机构性能分析及优化

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【摘要】：配气机构是影响发动机性能的重要机构之一,工作的平稳性和准确性很大程度上影响了发动机的动力性、排放性、噪声以及振动。合理的配气机构能够保证良好的充气效率,同时使发动机的运行平稳性,减少零部件的磨损,减少构件的振动以及噪声,从而延长发动机使用寿命。优化凸轮型线是保证配气机构良好性能的重要手段之一。本文针对某四气门天然气发动机配气机构的不合理性,对原配气机构进行运动学动力学模拟,找出原配气机构存在的问题,在满足发动机性能的要求下,改进优化了凸轮型线,具体研究工作如下:(1)利用Excite Timing Drive软件建立了配气机构运动学和多质量动力学模型,并用数学计算法和有限元分析方法分别获得了各部件的刚度参数。(2)对原配气机构进行了运动学和动力学的模拟分析,得出原配气机构存在如下问题:进、排气凸轮-挺柱间最大接触应力过大;进气门最大跃度值和落座冲击力较大;气门存在飞脱和反跳现象等。(3)研究了多项式动力凸轮参数C4、p、q、r、s对凸轮型线性能的影响,针对于原配气机构的问题,提出了进、排气凸轮型线的优化方案。通过比较了不同方案的运动学和动力学性能,确定了进、排气凸轮型线。(4)比较了凸轮型线优化前后配气机构性能,优化后进气门和排气门升程丰满系数分别增加了2.7%、7.5%,凸轮与挺柱的最大接触力分别减少了38.6%,15.5%,而且改善了机构的润滑性能,避免了气门落座冲击大、反跳以及挺柱飞脱现象等。(5)建立了凸轮型线优化前后的天然气发动机工作过程计算模型,并对比了两者的充气效率和动力性,优化后的发动机,在额定转速下充气效率提高了0.7%,扭矩增加了6.6Nm,功率增加了1.8kw。
【关键词】：配气机构 天然气发动机 凸轮型线 运动学 动力学
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 本文研究内容及意义12
• 1.4 本文的主要内容12-15
• 第二章 配气机构设计及计算模型15-27
• 2.1 配气机构设计准则15-19
• 2.2 配气机构计算模型19-25
• 2.2.1 单质量模型19-21
• 2.2.2 多质量模型21-25
• 2.2.3 有限元模型25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 配气机构模型建立及性能分析27-47
• 3.1 配气机构模型建立以及参数设置27-36
• 3.1.1 配气机构模型建立27-30
• 3.1.2 配气机构参数设置30-36
• 3.2 原配气机构性能分析36-44
• 3.2.1 原配气机构运动学评价36-40
• 3.2.2 动力学分析结果40-44
• 3.3 原配气机构性能总结44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 配气机构凸轮型线改进设计47-61
• 4.1 缓冲段设计47-50
• 4.1.1 缓冲段设计的必要性47
• 4.1.2 缓冲段参数47-48
• 4.1.3 缓冲段类型48-50
• 4.2 工作段设计50-51
• 4.3 多项式参数对凸轮型线性能的影响51-56
• 4.3.1 指数对配气机构运动学性能的影响51-53
• 4.3.2 正交试验法53-56
• 4.4 缓冲段设计方案56
• 4.5 工作段设计方案56-59
• 4.6 本章小结59-61
• 第五章 改进后配气机构动力学运动学分析61-73
• 5.1 改进方案运动学性能分析61-65
• 5.2 改进方案动力学性能分析65-70
• 5.3 凸轮型线优化前后配气机构性能对比70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 发动机性能模拟73-79
• 6.1 AVL BOOST模拟理论基础73-74
• 6.2 模型验证74-76
• 6.3 优化前后性能对比76-78
• 6.4 本章小结78-79
• 第七章 论文总结及工作展望79-81
• 7.1 论文总结79-80
• 7.2 工作展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张晓宁;赵雷;杨勇刚;;联调机构虚拟样机运动学动力学仿真[J];航空发动机;2014年04期

2 徐勤超;王树宗;练永庆;;活塞式凸轮发动机配气阀多目标优化设计[J];中南大学学报(自然科学版);2012年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张永斌;刚柔耦合配气机构动力学仿真及整机数字化样机建立[D];江苏科技大学;2013年

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本文编号：1127721