發(fā)布時(shí)間：2018-11-07 10:07

【摘要】：各種技術(shù)的融合與協(xié)作逐漸成為車用往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)(簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī))發(fā)展的必然趨勢(shì)。若能利用先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，根據(jù)具體工況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，使其一直處于最佳負(fù)荷率區(qū)間，則有望實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)速各工況綜合性能的提升。世界著名汽車公司基于變負(fù)荷率理念，已分別研制出具備可變壓縮比、可變排量與可變循環(huán)等技術(shù)特征的發(fā)動(dòng)機(jī)，并得到業(yè)界和市場(chǎng)的一致認(rèn)可，但國內(nèi)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究幾乎處于空白，所以此方面研究具有實(shí)際意義和廣闊前景。本文設(shè)計(jì)出一種兼具二沖程和四沖程兩種機(jī)型工作循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，主要對(duì)其工作原理、設(shè)計(jì)理論、參數(shù)優(yōu)化及可行性試驗(yàn)驗(yàn)證等方面進(jìn)行了研究，為設(shè)計(jì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)車用發(fā)動(dòng)機(jī)及其實(shí)用化奠定理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容如下： 提出一種能同時(shí)具備可變配氣、可變排量、可變壓縮比、可變循環(huán)與HCCI燃燒等技術(shù)的可變負(fù)荷率發(fā)動(dòng)機(jī)(Variable Load Rate Engine, VLRE)，應(yīng)用熱力循環(huán)理論，分析了不同工作循環(huán)模式、可變壓縮比與可變排量的工作原理，并確定出最佳模式切換時(shí)機(jī)為壓縮上止點(diǎn)附近區(qū)域。分別基于發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)功頻和有效壓縮比概念，分析了VLRE循環(huán)功頻多樣性和其可變壓縮比與可變排量技術(shù)相互依存的特點(diǎn)。依據(jù)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣理論，確定了VLRE二沖程模式(VLRE-T)頂進(jìn)-側(cè)排的換氣方案。最后分析了VLRE研發(fā)的可行性優(yōu)勢(shì)。 依據(jù)原型機(jī)Honda WH125-6構(gòu)建了VLRE四沖程模式(VLRE-F)性能仿真模型，采用正交試驗(yàn)仿真得出了最大扭矩轉(zhuǎn)速的最佳配氣相位。僅利用七個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，建立了完整的二沖程機(jī)氣口參數(shù)與配氣相位程序化封閉求解數(shù)學(xué)模型，在初步確定VLRE缸側(cè)排氣口參數(shù)及VLRE-T模式設(shè)計(jì)最大功率轉(zhuǎn)速配氣相位后，利用VLRE-T模式性能仿真模型，優(yōu)化了缸側(cè)排氣口及配氣相位參數(shù)。 基于VLRE各配氣凸輪的不同驅(qū)動(dòng)功能，依據(jù)雙質(zhì)量當(dāng)量模型和凸輪閥系設(shè)計(jì)理論，利用Excite_TD搭建了VLRE配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。在凸輪廓線優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，為提高計(jì)算參量的獲取與調(diào)整效率，編寫了凸輪參數(shù)計(jì)算與指標(biāo)檢驗(yàn)程序。基于配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)出了VLRE各配氣凸輪廓線。 提出了VLRE可變配氣機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案，分析了其中可變配氣凸輪廓線機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征與工作原理。利用數(shù)值轉(zhuǎn)化建模方法，設(shè)計(jì)出了VLRE-T進(jìn)氣雙峰凸輪廓線�；赩LRE的配氣相位，研究了復(fù)合凸輪各凸峰相對(duì)位置的確定方法，并對(duì)模式切換過程的復(fù)合凸輪進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)力分析。通過構(gòu)建可變配氣凸輪廓線機(jī)構(gòu)三維虛擬樣機(jī)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)多體動(dòng)力學(xué)分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了凸輪廓線設(shè)計(jì)的正確性與合理性。 基于VLRE凸輪軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)功能需求，提出利用雙排行星輪系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)相位與速比同時(shí)可變的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案。為快速辨識(shí)不同構(gòu)型并從中優(yōu)選合理的VLRE凸輪軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案，以功能實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，采用粗糙集理論和聚類分析法進(jìn)行機(jī)構(gòu)方案的型綜合與分類研究，確定出一類符合VLRE應(yīng)用需求的機(jī)構(gòu)方案。 為實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)速綜合性能最佳的VLRE設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化，提出并構(gòu)建了復(fù)合性能系數(shù)。復(fù)合性能系數(shù)的構(gòu)造特點(diǎn)及引入的額定值無量綱法，決定了其參數(shù)權(quán)重和無量綱化結(jié)果對(duì)評(píng)價(jià)效果無本質(zhì)影響，并通過考題與模糊物元法驗(yàn)證了其合理性。與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能評(píng)價(jià)方法相比，該方法計(jì)算高效且能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同機(jī)型或不同模式全轉(zhuǎn)速綜合性能的評(píng)價(jià)與比較�；趶�(fù)合性能系數(shù)坎貝爾圖，，優(yōu)化了全轉(zhuǎn)速下VLRE-T模式的配氣相位，確定了VLRE缸側(cè)排氣口的形狀、尺寸及位置參數(shù)。依據(jù)復(fù)合性能系數(shù)與負(fù)荷率最優(yōu)原則，分別制定了VLRE“綜合性能模式”與“經(jīng)濟(jì)模式”兩種工作模式切換策略。 搭建了VLRE臺(tái)架試驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)原型機(jī)的具體結(jié)構(gòu)與布置特征，設(shè)計(jì)了VLRE配氣凸輪機(jī)構(gòu)試驗(yàn)方案，確定了缸側(cè)排氣口加工位置與增壓器驅(qū)動(dòng)方案，基于實(shí)踐找到了一種快速調(diào)校VLRE-T模式配氣正時(shí)的方法，并設(shè)計(jì)出具備排氣緩沖功能的排氣管路系統(tǒng)，解決了小排量發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)因管路過長導(dǎo)致的排氣背壓過高問題。最后完成了對(duì)WH125-6、VLRE-F模式和VLRE-T模式的臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，論證了VLRE設(shè)計(jì)思想的可行性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK402

【參考文獻(xiàn)】

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5 安二中;發(fā)動(dòng)機(jī)性能的模糊物元綜合評(píng)價(jià)[J];機(jī)床與液壓;2004年10期

6 毛崎波,蔡憶昔,朱伯年;配氣凸輪優(yōu)化設(shè)計(jì)綜述[J];江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào);1997年03期

7 劉克銘;楊偉紅;李志強(qiáng);;變壓縮比活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2010年03期

8 高峰;機(jī)構(gòu)學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的思考[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年08期

9 張金生;神奇的“六沖程”發(fā)動(dòng)機(jī)[J];摩托車;2001年08期

10 商國華;二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)仍將是21世紀(jì)摩托車的主要?jiǎng)恿υ碵J];摩托車技術(shù);1999年12期

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本文編號(hào)：2316020