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发动机可变气门驱动机构及控制系统设计与研究

作　者: 黄金记
导　师: 罗天洪
学　校: 重庆交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 全可变气门可变气门正时步进电机仿真
分类号: TK403
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

可变气门正时技术(VVT),在整个可变配气技术里,属于结构简单成本低的机构系统,它能够根据发动机的需要动态调节气门正时。可变气门正时不能改变气门开启持续时间,只能控制气门提前打开或推迟关闭的时刻,同时,它也不能像可变凸轮轴一样控制气门开启行程,所以它对提升发动机的性能所起的作用有限。电控全可变气门技术(MVVA)是可变配气相位技术的最新发展之一,它能够很好的满足节能和减排的要求。为了能够在任意工况下对发动机的性能进行优化,本论文在参阅大量文献和借鉴国内外设计开发经验的基础上,对(MVVA)系统进行了探索性的研究,希望能为(MVVA)今后进一步研究开发起到抛砖引玉的作用。论文主要工作:1.通过参阅大量参考文献和借鉴国内外的研究经验,对比各种可变气门驱动方案的优缺点,本文对电控气门驱动机构进行了设计,包括:凸轮与凸轮轴的参数设计、控制系统的驱动电路设计及步进电机的选型。2.构建电控全可变气门的数学模型,利用仿真软件进行仿真研究,通过分析、对比不同工况下的仿真结果,找出电控可变气门工作参数的变化对发动机工况的影响规律;分析试验系统的动静态工作特性,设计系统参数指标。3.研究气门升程、正时和开启持续期等工作特性,验证系统的预期设计目标,针对电控全可变气门的数学模型,进行了控制系统的设计。本文采用模糊-PI双模控制。4.构建传统发动机模型,模拟发动机不同转速下的动力性、燃油经济性及排放情况,进而与电机驱动可变气门发动机性能对比。对比结果显示,电机驱动可变气门发动机在低速和高速工况下,动力性、燃油经济性有明显提高,排放污染明显改善。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-19
  1.1 全可变正时气门技术的研究背景  7-8
  1.2 可变正时技术的发展历史和现状  8-11
  1.3 可变气门正时技术的分类  11-17
    1.3.1 连续可变气门正时和不连续可变气门正时  11
    1.3.2 全可变气门正时  11-15
    1.3.3 全可变气门机构的优势  15-17
  1.4 本文研究的主要内容和意义  17
  1.5 研究中可能遇到的难点及解决方法  17-18
  1.6 步进电机驱动可变气门机构  18-19
第二章电机全可变气门系统的控制理论  19-31
  2.1 控制理论概述  19-20
  2.2 电机全可变气门机构的控制策略  20-22
  2.3 非线性数学模型的线性化  22-24
  2.4 模糊控制系统  24-31
    2.4.1 模糊—PI 双模控制理论  26-28
    2.4.2 模糊—PI 双模控制参数的确定  28-31
第三章电机驱动全可变气门系统的建模  31-52
  3.1 系统建模  31-37
    3.1.1 机械系统的建模  33-34
    3.1.2 数学模型  34-37
  3.2 电机驱动全可变气门(MVVA)机械部分设计  37-42
    3.2.1 气门弹簧的设计  37-38
    3.2.2 对凸轮型线的要求  38-39
    3.2.3 步进电机的选择  39-42
  3.3 GT-POWER 建模仿真工具的引入  42-52
    3.3.1 GT-POWER 软件的理论基础  43-45
    3.3.2 建立仿真模型  45-48
    3.3.3 仿真结果分析  48-52
第四章仿真实例验证  52-59
  4.1 传统发动机与MVVA 发动机性能比较  52-58
    4.1.1 气缸充气效率对比  53-54
    4.1.2 发动机转矩对比  54-55
    4.1.3 不同排气相位缸压—容积关系对比  55-56
    4.1.4 发动机燃油经济性对比  56-57
    4.1.5 发动机空燃比对比  57-58
  4.2 对比结果分析  58-59
第五章全文工作总结及展望  59-61
  5.1 本文的主要研究成果  59
  5.2 展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
在校期间发表的论著及取得的科研成果  64

发动机可变气门驱动机构及控制系统设计与研究

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