多缸汽油机全可变气门机构的设计及其性能模拟

发布时间：2017-09-09 13:34

  本文关键词：多缸汽油机全可变气门机构的设计及其性能模拟

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【摘要】：传统发动机配气定时往往不随工况改变,无法兼顾全部的工况条件,是一种关于整机性能的折衷方案。近年来得到迅速发展的可变配气正时技术能够取代传统的固定配气定时技术,实现配气定时的连续可变,在不同工况下都可以提供最佳的气门开启、关闭时刻和开启升程,优化配气过程。本文以课题组自主研发的全可变气门机构(FVVS)为研究对象,将该机构装配在EQ486四缸汽油机的配气机构上并改装为FVVS试验样机。取消了原机的进气凸轮轴,由设置在配气凸轮与进气门之间的全可变气门机构控制进气门的开启；搭建了倒拖试验台架并对FVVS样机在不同泄油相位角和不同倒拖转速下的气门运动规律进行了测量；通过AVL-BOOST软件建立了发动机仿真模型,利用原机和FVVS样机实测气门升程数据预测了可变气门正时试验样机泵气损失的改善程度的趋势。本文的主要内容如下：将自主研制的全可变气门机构(FVVS)装配在EQ486原机上,取代原机的进气凸轮轴改为由FVVS控制进气门的开闭。完成对原装汽油机的改装后开始搭建发动机实验台架,由电动机对发动机气缸盖进行倒拖试验,利用激光位移传感器对进气门升程进行测取。试验数据表明FVVS样机可以实现对进气门的有效控制,实现了进气门开启由0到最大设计升程(9.25mm),进气迟闭角在263℃CA范围内之间持续可变。试验表明全可变气门机构能够实现在全部工况范围内通过控制进气门的运动规律来调节吸入气缸的新鲜充量,基本实现了预期设计目标。利用AVL-BOOST仿真软件建立EQ486汽油机的计算模型,并验证了模型的可靠性。将气门运动规律测量试验实测的气门升程数据根据不同的负荷要求输入到仿真模型中进行模拟计算,原机进气门升程数据同样输入到仿真模型中。通过将BOOST模型中原机节流阀设置不同的值以模拟不同的节气门开度,而FVVS样机模型选用不同的进气门升程曲线来控制不同的进气量,并在同一转速下满足两种模式下的进气量相同。对不同进气早关角下的FVVS样机缸内压力变化进行对比。通过计算结果可以得出：FVVS样机通过改变不同的泄油相位角控制气门运动规律来控制进气量,完全可以取代节气门进而实现对汽油机负荷的控制。最后对某一固定转速下不同充量系数下的原机与FVVS样机泵气损失的变化趋势进行了预测,可以得出FVVS样机可以在取消节气门后通过全可变气门机构来调节发动机吸入的工质量,大幅降低了进气过程中的节流作用,有效降低了进气过程中的泵气损失,并且随着充量系数的减小改善程度越明显。
【关键词】：全可变气门机构 气门运动规律 泵气损失 性能模拟
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK413
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 可变气门技术研究的目的及意义13-16
• 1.1.1 降低泵气损失13-14
• 1.1.2 提高充量系数14-15
• 1.1.3 实现米勒循环15
• 1.1.4 实现汽油机可变排量15-16
• 1.2 可变气门正时技术的发展现状16-19
• 1.2.1 凸轮轴调相机构16-17
• 1.2.2 变换凸轮型线机构17-18
• 1.2.3 无凸轮轴式可变气门机构18-19
• 1.3 发动机循环模拟研究现状19-20
• 1.4 本文的主要内容20-23
• 第2章 全可变气门机构原理及试验样机的试制23-37
• 2.1 全可变气门机构构成23-24
• 2.2 全可变气门机构的工作原理24-25
• 2.3 全可变气门机构的控制原理25-28
• 2.3.1 泄油控制开关的工作原理25-26
• 2.3.2 配气机构液压挺柱的工作原理26-28
• 2.4 全可变气门机构试验样机的试制28-35
• 2.4.1 试验样机的改装设计28-30
• 2.4.2 试验样机配气机构的结构设计30-31
• 2.4.3 油气分离器的设计31-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 内燃机循环模拟的理论基础及BOOST模型的建立37-49
• 3.1 缸内系统的热力学模型37-42
• 3.1.1 建立模型的基本假设37-39
• 3.1.2 进排气系统气体流动计算39-42
• 3.2 AVL-BOOST仿真模型的建立42-48
• 3.2.1 软件简介42
• 3.2.2 BOOST仿真模型的建立42-44
• 3.2.3 模型参数的输入44-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第4章 BOOST仿真模型的验证及气门运动规律的研究49-59
• 4.1 BOOST仿真模型的验证49-52
• 4.1.1 模型全局参数的设定49-50
• 4.1.2 实验方案50
• 4.1.3 验证结果与分析50-52
• 4.2 FVVS样机气门运动规律的测量52-57
• 4.2.1 试验台架的搭建52-53
• 4.2.2 试验方案53-54
• 4.2.3 试验结果与分析54-57
• 4.3 原机与FVVS样机模拟计算的基本原理57
• 4.4 本章小结57-59
• 第5章 全可变气门正时发动机性能的模拟59-65
• 5.1 采用进气早关对缸内压力的影响59-61
• 5.2 FVVS样机与原机泵气损失的对比61-63
• 5.3 本章小结63-65
• 总结与展望65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-75
• 附件75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘增文;王占学;黄红超;蔡元虎;;变循环发动机性能数值模拟[J];航空动力学报;2010年06期

2 胡云萍;;内燃机机内气体流动数值模拟研究现状[J];内燃机与动力装置;2009年06期

3 康红;刘胜吉;;内燃机工作过程模拟计算结果的准确性分析及应用[J];拖拉机与农用运输车;2008年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：820741