发动机全可变液压气门机构气门运动特性仿真研究

发布时间：2017-05-17 17:04

  本文关键词：发动机全可变液压气门机构气门运动特性仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：全可变气门机构(fully variable valve system,简称FVVS)可实现气门最大升程、气门开启持续角和配气相位三者的连续可变,对发动机的节能减排具有重要意义。FVVS能够采用进气门早关(EIVC)或进气门迟闭(LIVC)的方式控制进入气缸内的工质数量,从而取消节气门,实现对汽油机负荷的调节。由于完全取消了节气门对进气的节流作用,这种无节气门汽油机将大幅度地降低泵气损失,使中小负荷时的燃油耗降低10%到15%。此外,全可变气门机构可通过改善充量系数,提高发动机功率；通过发动机内部EGR,减少有害气体的排放。 为了开展对全可变液压气门机构的进一步研究,本文研究了一种配气凸轮驱动的全可变液压气门机构(FVVS)。该机构通过设置在配气凸轮与进气门之间的液压气门驱动机构驱使进气门开启,用泄油控制机构释放液压系统中的油压使进气门关闭,并采用落座缓冲机构控制气门落座速度。由于采用了泄油控制机构作为液压系统的油控开关,不但降低了制造成本,而且克服了高频电磁阀频响特性低的不足,为全可变液压气门机构的进一步发展奠定了良好的基础。 本文对该全可变液压气门机构进行了有限元仿真计算,主要进行的工作有以下三个方面： 第一,根据全可变液压气门机构的结构特点,使用基于有限元的ADINA仿真软件,建立了全可变液压气门机构的有限元仿真模型。完成了对本模型参数的设置,包括边界条件、材料以及单元等。并完成了对全可变液压气门机构中关键部件的简化建模,且提出了简化时的相关依据。 第二,具体为通过上述有限元模型的仿真计算,得出了气门最大升程、气门开启持续角以及液压系统内液压压力波动的仿真结果曲线,并对这些仿真结果进行了分析解释。通过对模拟计算结果和试验结果的对比,证明了模拟计算的正确性。模拟计算结果和试验结果表明：FVVS系统可通过改变泄油相位角实现进气门最大升程和进气迟闭角的连续可变,完全达到了其设计目的。 第三,通过对全可变液压气门机构中液压压力波动的仿真结果分析,结合理论知识,对提高液压气门机构的最高使用转速提出改进意见。液压气门机构内的液压压力波动决定了的其最高允许转速。当发动机转速达到或超过该最高允许转速时,液压系统内压力波动将加剧,最低压力波谷值将会达到或低于低压系统的压力值。在此情况下,液压油将不能及时得到排出,气门运动规律已失去有效控制,FVVS系统对进气量也失去调节作用。通过研究发现：降低气门机构运动件质量、提高液压气门机构的刚度、减小液压系统内部的节流作用,能够有效降低FVVS系统的液压压力波动。
【关键词】：全可变气门机构 模拟计算 气门运动规律 压力波动
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK403;TH137
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 全可变液压气门机构(FVVS)研究的目的及意义13-16
• 1.1.1 减少泵气损失13-14
• 1.1.2 促进缸内气体流动14
• 1.1.3 实现可变压缩比(VCR)14-15
• 1.1.4 实现内部EGR15
• 1.1.5 提高充量系数15-16
• 1.2 全可变气门机构研究现状16-21
• 1.2.1 机械式全可变气门机构16-18
• 1.2.2 电液驱动式全可变气门机构18-20
• 1.2.3 电磁驱动式全可变气门机构20-21
• 1.3 计算流体力学(CFD)的研究现状及意义21-22
• 1.4 本文的主要研究内容22-23
• 第2章 全可变液压气门机构的工作原理23-31
• 2.1 全可变液压气门机构原理23-24
• 2.2 全可变液压气门机构的基本结构及工作过程24-28
• 2.2.1 全可变液压气门机构的基本结构24-25
• 2.2.2 全可变液压气门机构的工作过程25-26
• 2.2.3 泄油控制器的基本结构及原理26-27
• 2.2.4 落座缓冲机构基本结构及原理27-28
• 2.3 全可变液压气门机构系统参数28-29
• 2.3.1 气门弹簧与小活塞及挺柱参数选取28
• 2.3.2 液压油的选取28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 全可变液压气门机构仿真模型建立31-49
• 3.1 计算流体动力学(CFD)基本理论31-32
• 3.2 有限元法与ADINA软件介绍32-34
• 3.2.1 有限元(FEM)分析介绍33
• 3.2.2 ADINA软件介绍33-34
• 3.3 ADINA有限元分析的基本步骤34-35
• 3.4 全可变液压气门机构有限元仿真模型的建立35-46
• 3.4.1 模型中流体流动特性的确定35-36
• 3.4.2 模型时间函数和计算时间步的确定36-37
• 3.4.3 模型中边界条件的确定37-41
• 3.4.4 网格划分与流体单元类型41-42
• 3.4.5 模型材料42-43
• 3.4.6 模型载荷的施加43
• 3.4.7 计算模型范围的选取及关键部件简化43-46
• 3.5 本章小结46-49
• 第4章 全可变液压气门机构仿真研究及试验验证49-65
• 4.1 全可变液压气门机构试验研究49-51
• 4.2 全可变液压气门系统气门运动规律仿真结果分析51-54
• 4.3 全可变液压气门机构液压系统的研究54-60
• 4.3.1 液压活塞腔内压力波动仿真结果分析54-55
• 4.3.2 全可变液压气门机构液压系统存在的问题55-56
• 4.3.3 液压系统的改进方案56-60
• 4.4 全可变液压气门机构(FVVS)仿真结果的试验验证60-63
• 4.5 本章小结63-65
• 总结与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目73-74
• 学位论文评阅及答辩情况表74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯迎霞,俞水良;车用发动机可变气门驱动技术进展[J];机电工程技术;2005年01期

2 严兆大,王希珍,李莉,周重光,董尧清;电磁控制全可变气门系统及其仿真[J];内燃机工程;2002年04期

3 刘瑞林,关立哲,刘志刚,刘伍权,段志坚,赵传利,宋兰庭;4气门汽油机缸内涡流的稳态测量研究[J];内燃机学报;2001年04期

4 刘瑞林,刘志刚,关立哲,宋兰庭;四气门发动机单气门工作时缸内斜轴涡流的稳态测量研究[J];内燃机学报;2002年01期

5 秦静;谢辉;赵华;;气门升程对可控自燃汽油机混合及着火过程的影响研究[J];内燃机学报;2008年05期

6 谢宗法;孔超;王建昕;刘树臣;;发动机全可变液压气门机构进气性能的研究[J];内燃机学报;2009年05期

7 谢宗法;秦磊;刘永田;王志明;;基于全可变气门机构的无节气门汽油机进气性能[J];汽车安全与节能学报;2011年03期

8 苏岩,李理光,肖敏,曾朝阳;可变配气相位对发动机性能的影响[J];汽车技术;2000年10期

9 胡顺堂;谢辉;陈韬;赵华;;可变进气门升程对汽油机泵气损失的控制及对燃烧过程的影响[J];燃烧科学与技术;2011年01期

10 李志锐,舒歌群;无凸轮电液驱动气门配气机构技术的发展[J];拖拉机与农用运输车;2005年01期

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1 谢宗法;基于配气凸轮驱动的全可变液压气门机构的研究[D];山东大学;2011年

  本文关键词：发动机全可变液压气门机构气门运动特性仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373975