基于能量回收的新型电控液压可变气门系统性能研究

发布时间：2017-09-02 11:19

  本文关键词：基于能量回收的新型电控液压可变气门系统性能研究

  更多相关文章： 电控液压 可变气门 能量回收 系统 性能 设计 柴油机

【摘要】：随着汽车行业的迅猛发展,能源与环境问题已经成为急需解决的两大难题。可变气门技术通过调节发动机气门的正时与升程,使汽车燃油得到充分利用并能有效地降低汽车排放对环境的影响,因此在发动机上得到广泛应用。本文以CA498柴油机为原型机,提出了一种新型电控液压可变气门系统,根据液压系统工作参数的计算对主要系统部件进行设计。然后建立旋转阀、蓄能器以及液压缸等系统部件工作的数学模型,利用Simulink软件搭建整个系统仿真模型。仿真分析旋转阀开闭、液压缸油压、蓄能器压力以及气门运动等系统动态性能,并通过台架试验验证仿真结果。蓄能器压力与气门升程的仿真与试验对比结果十分接近,这表明仿真模型能够反映真实系统。提出可变气门系统能量回收改进方案,建立带能量回收的可变气门系统Simulink仿真模型。仿真分析改进后系统的电磁阀控制、蓄能器压力等动态特性并对比分析有、无能量回收气门系统的动态性能与能耗。分析结果表明带能量回收气门系统对改进前系统的气门运动以及液压缸油压等动态性能影响很小并且该系统节能约20%。然后通过仿真分析气门弹簧刚度、蓄能器初值压力等参数对气门运动的影响,优化系统结构设计。为分析可变气门系统对柴油机性能影响,建立原柴油机的GT-Power模型并通过台架试验验证。验证结果表明柴油机有效性能指标如功率、转矩等试验与仿真误差范围较小,原柴油机仿真模型能够反映柴油机真实的工作情况。在此基础上建立带可变气门系统的柴油机GT-Power仿真模型,并以最低燃油消耗率为目标对气门相位进行优化。对比仿真分析柴油机优化前后的性能,分析结果显示优化后的柴油机动力性提升7%~11%,经济性提升6~9%,带可变气门系统后柴油机总体节能效果明显。
【关键词】：电控液压 可变气门 能量回收 系统 性能 设计 柴油机
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 可变气门技术发展及分类12-14
• 1.3 可变气门技术研究现状14-19
• 1.3.1 凸轮轴驱动系统可变气门14-16
• 1.3.2 无凸轮轴驱动系统可变气门16-19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 第2章 电控液压可变气门系统设计及仿真模型建立20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 本文研究的电控液压可变气门系统20-21
• 2.3 液压系统工作参数研究21-24
• 2.3.1 额定压力与额定流量计算21-22
• 2.3.2 电动机和液压泵额定参数计算22-23
• 2.3.3 系统工作配件选取23-24
• 2.4 系统主要组成部件设计24-29
• 2.4.1 液压缸的设计24-27
• 2.4.2 旋转阀组件的设计27-28
• 2.4.3 相位转换器的设计28-29
• 2.5 可变气门系统数学模型建立29-35
• 2.5.1 系统假设与简化29-31
• 2.5.2 系统部件工作数学模型31-35
• 2.6 系统Simulink仿真模型建立35-37
• 2.6.1 仿真软件介绍35-36
• 2.6.2 可变气门系统仿真模型建立36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 气门系统仿真分析及能量回收系统研究38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 系统动态性能仿真分析与试验38-45
• 3.2.1 旋转阀流量及泄漏仿真分析38-39
• 3.2.2 蓄能器压力及液压缸油压仿真分析39-41
• 3.2.3 气门运动规律仿真分析41-42
• 3.2.4 气门系统仿真模型试验验证42-45
• 3.3 可变气门系统能量回收方案45-46
• 3.3.1 可回收能量方式分析45
• 3.3.2 带能量回收可变气门系统方案45-46
• 3.4 带能量回收可变气门系统仿真分析46-53
• 3.4.1 系统各部件动态特性仿真分析46-49
• 3.4.2 带能量回收可变气门系统节能分析49-51
• 3.4.3 系统参数对气门运动规律的影响分析51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 带可变气门系统的柴油机性能研究54-72
• 4.1 引言54
• 4.2 原柴油机GT-Power仿真模型建立54-60
• 4.2.1 发动机仿真软件简介54-55
• 4.2.2 发动机GT-Power仿真数学理论55-59
• 4.2.3 柴油机GT-Power仿真模型59-60
• 4.3 柴油机台架试验及仿真模型标定60-64
• 4.3.1 柴油机台架试验准备60-61
• 4.3.2 柴油机台架试验内容61-62
• 4.3.3 柴油机GT-Power模型标定62-64
• 4.4 柴油机气门相位优化仿真模型64-66
• 4.4.1 原CA498柴油机配气机构改装64-65
• 4.4.2 气门相位优化GT-Power仿真模型65-66
• 4.5 柴油机性能优化结果分析66-71
• 4.5.1 柴油机气门正时优化结果分析66-68
• 4.5.2 柴油机性能指标优化结果分析68-70
• 4.5.3 优化后柴油机节能计算与分析70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• 附录A (攻读硕士学位期间发表的学术论文目录)78

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本文编号：778244