可变配气相位系统对汽油机性能的影响研究

发布时间：2017-04-20 08:02

  本文关键词：可变配气相位系统对汽油机性能的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可变配气相位（Variable Valve Timing，VVT）作为一种提高发动机节能环保性能的重要手段，在发动机上获得了广泛的应用。合理的可变配气相位机构可在变工况时自动地改变配气相位和气门升程以增加充气效率，从而改善发动机的燃烧状况，提高发动机的怠速平稳性和动力性，降低发动机的有害排放。 本文以某直列四缸四冲程汽油发动机为研究对象，基于AVL-BOOST与Isight联合仿真平台，分析比较了两种不同的VVT系统方案对发动机性能的影响，确定了适合于该发动机的VVT系统方案；针对所采用的VVT系统，以配气相位角为控制参数，以动力性指标为优化目标，获得了发动机在不同工况下的最佳配气相位；以3600r/min全负荷工况为例，基于多维数值模型，分析比较了采用VVT系统前后缸内流场、油汽混合物浓度场等的分布状况，所得结论对于VVT系统在该发动机上的实际应用具有重要的参考价值。 论文的主要研究内容及结论如下： 1）应用AVL-BOOST建立了发动机工作过程一维仿真模型，并用试验数据对模型基准工况进行了标定，在此基础上，对变工况下燃烧放热率的3个主要参数：燃烧起始角、燃烧持续角和燃烧品质指数进行了预测； 2）设计了两种VVT系统方案，基于AVL-BOOST与Isight联合仿真优化平台，采用多岛遗传算法，分析比较了两种VVT系统方案在外特性下的发动机性能，综合考虑发动机动力性与机构可实现性，，确定方案一为最终的VVT系统方案； 3）确定了转速、负荷变化时，通过节气门的流量系数和压降、空燃比、点火提前角以及燃烧品质指数的变化规律，基于AVL-BOOST与Isight联合仿真优化平台，采用多岛遗传算法获得到了变工况下发动机的最佳配气相位角。结果表明：采用VVT系统后明显改善了低速工况下发动机的动力性，有效转矩和有效功率比原机最大增加了10.6%； 4）基于AVL-FIRE软件，分析比较了3600r/min，全负荷工况下采用VVT系统前后发动机缸内流场、温度场、油汽混合物浓度场及NO的分布状况，结果表明：采用VVT系统后，进气过程中缸内燃油分布均匀性优于原机，缸内NO生成量比原机减少了29%。
【关键词】：发动机 可变配气相位 多岛遗传算法 优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK413
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 本文研究背景及意义8
• 1.2 可变配气相位机构研究现状及趋势8-16
• 1.2.1 有凸轮驱动机构9-14
• 1.2.2 无凸轮驱动机构14-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 2 发动机热力过程分析建模及模型标定18-28
• 2.1 热力过程分析模型的建立18-22
• 2.1.1 数学模型18-19
• 2.1.2 数值计算模型的建立19-22
• 2.2 变工况时的燃烧放热率计算22-24
• 2.3 模型标定24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 发动机可变配气相位系统方案确定28-40
• 3.1 发动机结构介绍28
• 3.2 可变配气相位系统方案初选28-29
• 3.2.1 可变配气相位分析28-29
• 3.2.2 可变配气相位系统方案比较29
• 3.3 可变配气相位系统方案优选29-38
• 3.3.1 优化方法30-33
• 3.3.2 优化变量及优化过程33-35
• 3.3.3 可变配气相位对发动机外特性的影响35-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 变工况条件下配气相位对发动机性能的影响40-50
• 4.1 通过节气门的流量系数和压降40-42
• 4.2 变工况下各参数的变化规律42-44
• 4.3 变工况下原机的性能44-45
• 4.4 变工况下配气相位对发动机性能的影响45-48
• 4.5 本章小结48-50
• 5 基于多维模型的配气相位对发动机性能影响分析50-68
• 5.1 数学模型50-53
• 5.2 多维数值模型的建立53-57
• 5.3 结果及分析57-66
• 5.3.1 缸内气流运动57-60
• 5.3.2 缸内混合气浓度分布60-63
• 5.3.3 缸内温度分布及 NO 浓度分布63-66
• 5.3.4 发动机性能66
• 5.4 本章小结66-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 附录76-78
• A 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录76-78

【参考文献】

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本文编号：318210