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基于电磁驱动气门的发动机配气相位优化

作　者: 李子非
导　师: 常思勤
学　校: 南京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车用汽油机电磁驱动配气机构可变技术无凸轮发动机节能
分类号: U464.134.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要

可变配气技术是提高发动机节能环保性能的重要手段之一,合理的配气相位可以改善发动机进排气过程,提高燃烧效率,并有效降低排放污染物。电磁驱动配气机构可以实现独立的、连续可变的并可以实时调节的气门运动规律,在发动机各种工况下,能够通过电控实现最优的配气定时,并通过调节进气门关闭时刻实现无节气门负荷控制,能够显著改善发动机满负荷动力性和部分负荷经济性,是发动机未来配气技术的发展方向。作者所在的课题组研制了一种动圈式电磁驱动可变配气机构,并完成了多轮样件的试制。本文在电磁驱动配气机构性能试验的基础上,应用发动机工作过程数值模拟对不同工况的配气相位优化进行了研究,以作为在发动机上进行试验的参考依据。本文主要开展了以下工作：应用发动机一维性能仿真软件BOOST建立了某车用汽油机模型,并依据试验数据对模型进行了验证,使模型在发动机全工况范围内具备了满意的计算精度。结合发动机工作过程数值模拟与遗传算法优化程序,建立了配气相位联合仿真优化平台,实现了配气相位的多参数并行自动寻优。在满负荷工况下,以动力性为优化目标,分别对进气门全可变以及进排气门全可变两种模式下的配气相位进行了优化和对比分析。研究表明,应用电磁驱动配气机构可在发动机低转速下提高转矩13%以上。在部分负荷工况,通过调节进气门关闭时刻实现无节气门负荷控制,并以经济性为目标,对配气相位进行了优化；对发动机中低转速单／双进气门工作模式的转换作了初步探索。研究表明,应用电磁驱动配气机构可在发动机中低负荷下显著降低燃油消耗,其主要原因是泵气损失的减少。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-14
  1.1 引言  7
  1.2 可变配气机构发展现状  7-12
    1.2.1 凸轮驱动可变配气机构  8-9
    1.2.2 无凸轮驱动可变配气机构  9-10
    1.2.3 电磁驱动配气机构国内外发展现状  10-12
  1.3 发动机工作过程数值模拟及配气相位优化概述  12-13
  1.4 本文研究意义和主要工作  13-14
2 电磁驱动配气机构  14-19
  2.1 工作原理  14-16
  2.2 性能测试  16-17
  2.3 应用前景  17-18
  2.4 本章小结  18-19
3 发动机模型的建立及验证  19-26
  3.1 发动机模型的建立  19-21
  3.2 变工况燃烧参数修正  21-23
  3.3 发动机模型验证  23-25
  3.4 本章小结  25-26
4 发动机配气相位联合仿真优化平台  26-36
  4.1 优化算法设计  26-28
    4.1.1 标准遗传算法  26-27
    4.1.2 改进遗传算法程序设计  27-28
  4.2 联合仿真优化平台建立  28-33
    4.2.1 联合仿真优化的实现  29-30
    4.2.2 满负荷工况优化策略  30-32
    4.2.3 部分负荷工况优化策略  32-33
  4.3 联合仿真优化方法有效性验证  33-35
  4.4 本章小结  35-36
5 满负荷工况发动机配气相位优化  36-49
  5.1 提高充气效率的理论分析  36
  5.2 进气门全可变模式  36-42
    5.2.1 进气相位优化  37-39
    5.2.2 排气相位优化  39-41
    5.2.3 优化结果分析  41-42
  5.3 进排气门全可变模式  42-46
    5.3.1 配气相位联合仿真优化  43-45
    5.3.2 优化结果分析  45-46
  5.4 两种模式下优化结果对比  46-48
  5.5 本章小结  48-49
6 发动机部分负荷工况配气相位优化  49-68
  6.1 发动机负荷控制方法  49-51
  6.2 无节气门负荷控制理论分析  51-53
  6.3 部分负荷配气相位优化  53-65
    6.3.1 进气关闭角  53-61
    6.3.2 排气开启角  61-65
    6.3.3 气门重叠角和排气开启角  65
  6.4 单/双进气门工作模式的初步探讨  65-67
  6.5 本章小结  67-68
7 总结与展望  68-70
  7.1 总结  68-69
  7.2 展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-76
附录  76

基于电磁驱动气门的发动机配气相位优化

内容摘要

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