基于进气歧管与配气机构的发动机性能优化

发布时间：2017-05-25 23:02

  本文关键词：基于进气歧管与配气机构的发动机性能优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近几年国际石油价格的暴涨，大部分消费者纷纷改换省油、排量小的环保型车辆。根据市场的需求特点我公司对目前的原型机进行升级优化，开发了某小排量的汽油发动机，该发动机采用新制造工艺、模块化设计、轻量化设计，具体针对凸轮型线、配气相位以及进气歧管进行了重新优化。在动力性和经济性方面具有一定优势。AVL BOOST软件在发动机概念设计阶段和性能改进阶段对基本设计参数的确定上发挥了重要的作用。本文针对广汽集团某款发动机进行建模，采用AVL BOOST软件对凸轮型线、配气相位以及进气歧管进行了重新优化。 配气机构是发动机的重要组成部分，发动机的性能是否优越，常常与其配气机构的设计是否合理有关。传统发动机的配气相位通常只是相对狭小的工况范围内的优化，且在发动机的工作过程中固定不变，难以兼顾不同工况对配气性能的要求。为了获得更好的发动机性能，应当使配气相位随着工况的变化而变化。利用进气歧管动态效应也是提高发动机性能的有效措施之一。因此，为了使发动机在较宽的转速范围内具有良好的动力性能，现在越来越多的汽油发动机采用了可变进气系统与可变配气正时系统。 针对原发动机的特点，选择合理的缸内燃烧、传热及气体交换模型，基于BOOST建立了发动机性能数值模拟模型。在所建模型的基础上，对VVT发动机在不同工况、不同气门参数条件下进行工作过程模拟，同时对发动机在不同工况下的控制策略进行了研究。同时分析了不同工况下进排气门正时、气门升程及进气系统对发动机性能的影响。讨论了气门正时中排气门打开时刻、进气门关闭时刻、气门重叠角，气门升程和进气系统参数变化对发动机性能的影响。通过数值模拟，得到可切换凸轮VVT机构高低速凸轮下的最优气门正时。 利用一维发动机流动过程仿真软件BOOST建立计算模型，，对其进行可变进气歧管优化计算，并在此基础上探讨了采用可变配气正时系统进一步提高该款发动机性能的可行性。主要研究内容有： 1）对一款电喷汽油机流动过程进行模拟计算分析，并与试验值进行比较，验证了模型的正确性。 2）为了进一步提高发动机的性能，利用商业软件BOOST，在该发动机的基础上建立了可变进气系统计算模型，运用进气系统内的气体动态效应理论，通过对进气系统内气体的流动特性的研究进行了结构优化设计，提出优化方案。最后确定了针对该款发动机的可变进气歧管结构优化方案，为该发动机的改型设计指明了方向。 3）同时，还探讨了采用可变配气正时系统进一步提高该款发动机性能的可行性，并对采用可变配气正时系统后的流动特性进行了分析研究，利用EXCITE TD建立配气机构动力学模型，对所设计的凸轮型线进行了动力学分析。进而实现可变配气方案提供了设计依据。
【关键词】：进气歧管 VVT 凸轮型线 仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK412
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1. 绪论11-25
• 1.1 前言11-12
• 1.2 国内外可变进气系统研究状况及发展趋势12-20
• 1.2.1 发动机流动过程模拟的理论研究和软件开发的发展状况及趋势12-13
• 1.2.2 可变进气系统的研究发展状况及发展趋势13-16
• 1.2.3 进排气系统内气体的动态效应16-17
• 1.2.4 管道中的压力波传播的基础知识17
• 1.2.5 进气管内的动态效应17-19
• 1.2.6 气体动态效应对多缸发动机性能的影响19
• 1.2.7 课题的基本思路19-20
• 1.3 国内外可变配气正研究状况及发展趋势20-23
• 1.3.1 可变气门技术的分类20-21
• 1.3.2 配气正时对充气效率的影响21-23
• 1.4 本课题研究的主要内容和意义23-25
• 2. 流程介绍以及计算原理25-36
• 2.1 项目背景25
• 2.2 工作流程图25-27
• 2.3 发动机性能计算原理27-30
• 2.3.1 BOOST 建模流程27
• 2.3.2 计算输入27-28
• 2.3.3 发动机性能评价参数及各参数控制原则28-29
• 2.3.4 进气歧管分析29-30
• 2.4 配气机构优化计算原理30-36
• 2.4.1 软件简介30
• 2.4.2 AVL EXCITE TD 的应用30-31
• 2.4.3 运动学分析和评价31-32
• 2.4.4 动力学分析和评价32-33
• 2.4.5 缓冲段设计33-35
• 2.4.6 工作段设计35-36
• 3．进气歧管与配气机构的匹配优化36-59
• 3.1 进气歧管优化36-43
• 3.1.1 发动机一维建模36
• 3.1.2 优化思路36-37
• 3.1.3 关键参数介绍37-41
• 3.1.4 歧管分析结果41-43
• 3.2 优化进排气凸轮型线43-56
• 3.2.1 配气机构一维建模与思路43-45
• 3.2.2 关键参数的介绍45
• 3.2.3 凸轮型线设计（cam design）45-46
• 3.2.4 运动学校核46-47
• 3.2.5 动力学校核47-52
• 3.2.6 四套凸轮组合方案的仿真对比52-56
• 3.3 两种凸轮型线方案的仿真与试验对比56-57
• 3.3.1 仿真对比56
• 3.3.2 试验对比56-57
• 3.4 结论57-59
• 4．总结与展望59-61
• 4.1 总结59-60
• 4.2 展望60-61
• 参考文献:61-64
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果64-65
• 致谢65-66
• 答辩委员会对论文的评定意见66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 孟嗣宗,张文海;循环模拟计算在发动机可变进气系统设计中的应用[J];车用发动机;1995年04期

2 焦天民,周龙保;内燃机进气系统模拟计算新方法研究[J];车用发动机;2002年01期

3 刘奕贯;;汽车可变进气歧管技术及其应用探讨[J];科技信息;2009年22期

4 邵显龙;可变配气机构的种类、构造和未来动向[J];汽车研究与开发;2001年04期

5 张江城，顾宏中;内燃机进排气管有限容积法一维非定常流模拟[J];上海交通大学学报;1999年03期

6 林玉静,杨延相;旋流喷嘴射流初始阶段运动规律研究[J];天津大学学报;2001年06期

7 邢世凯 ,闻德生 ,潘景f;车用内燃机可变技术概述[J];拖拉机与农用运输车;2003年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 李丹;汽油机塑料进气歧管型腔设计方法研究[D];天津大学;2006年

2 杨宝全;可变气门正时技术在汽油机上的应用[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 王德春;车用汽油机进排气结构参数优化设计研究与实践[D];哈尔滨工程大学;2007年

4 敖颖文;汽油机可变进气歧管系统研究[D];吉林大学;2008年

5 刘霏霏;TJ376QE汽油机可变进气管长度和可变配气相位的研究[D];南昌大学;2008年

6 胡华强;摩托车发动机可变进气系统的研究[D];天津大学;2008年

7 戴正兴;可变进排气正时汽油机的性能仿真与优化[D];上海交通大学;2008年

  本文关键词：基于进气歧管与配气机构的发动机性能优化，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：395209