本文關(guān)鍵詞：集約型多功能可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其可控性研究

  更多相關(guān)文章： 多模式內(nèi)燃機(jī) 可變氣門驅(qū)動(dòng) 電控液壓 可控性

【摘要】：近年來(lái),日益嚴(yán)格的節(jié)能減排和車輛安全性方面的法律法規(guī),推動(dòng)著內(nèi)燃機(jī)先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展�？勺儦忾T、可變沖程數(shù)、停缸、輔助制動(dòng)、可變?nèi)紵绞�、可變壓縮比、可變EGR等技術(shù)具有改善內(nèi)燃機(jī)性能的潛力,受到廣泛關(guān)注并取得豐富的研究成果。這些技術(shù)的效果很大程度上依賴于進(jìn)排氣門運(yùn)行參數(shù)的可變靈活程度,由于現(xiàn)有可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靈活程度有限,使得這些技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果大打折扣。目前,國(guó)內(nèi)外的研究趨勢(shì)是研究上述技術(shù)協(xié)同作用對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的影響,將各項(xiàng)技術(shù)的現(xiàn)有執(zhí)行系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)上的方案不具備可行性。因此,無(wú)論是從學(xué)術(shù)研究,還是從工程應(yīng)用角度,一套適用于上述技術(shù)的可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)工作至關(guān)重要�；谠隍�(qū)動(dòng)-制動(dòng)全工況范圍內(nèi)分區(qū)優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)性能的思想,本文提出了一種多模式內(nèi)燃機(jī)的方案。該內(nèi)燃機(jī)具有四種模式：在低速大扭矩的驅(qū)動(dòng)工況下采用的二沖程驅(qū)動(dòng)模式、在其他驅(qū)動(dòng)工況下采用的四沖程驅(qū)動(dòng)模式、在大負(fù)荷制動(dòng)工況下采用的二沖程制動(dòng)模式以及在小負(fù)荷制動(dòng)工況下采用的四沖程制動(dòng)模式。在每種模式下,根據(jù)當(dāng)前工況特點(diǎn),調(diào)節(jié)噴油和氣門運(yùn)行情況來(lái)獲得最佳的油-氣混合效果,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒。多模式內(nèi)燃機(jī)要求可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須分別適用于上述四種模式,并且在每種模式下,各缸氣門獨(dú)立運(yùn)行,進(jìn)排氣門運(yùn)行參數(shù)靈活可調(diào)。針對(duì)四沖程內(nèi)燃機(jī)或者二沖程內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式開發(fā)的現(xiàn)有可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法滿足多模式內(nèi)燃機(jī)的要求。作為多模式內(nèi)燃機(jī)的前期研究部分和重要的技術(shù)支持,本文提出了一種集約型多功能可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(Compact Multi-functional Variable Valve Actuation system, CMVVA)。CMVVA系統(tǒng)包括四種類型：用于4缸內(nèi)燃機(jī)的連續(xù)可變式CMVVA-C4系統(tǒng)、用于4缸內(nèi)燃機(jī)的全可變式CMVVA-F4系統(tǒng)、用于6缸內(nèi)燃機(jī)的連續(xù)可變式CMVVA-C6系統(tǒng)和用于6缸內(nèi)燃機(jī)的全可變式CMVVA-F6系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有四沖程驅(qū)動(dòng)、四沖程制動(dòng)、二沖程驅(qū)動(dòng)和二沖程制動(dòng)四種模式。采用自主設(shè)計(jì)的模式轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了二沖程模式和四沖程模式之間的切換。采用凸輪軸調(diào)相器不僅實(shí)現(xiàn)了氣門開啟正時(shí)的調(diào)節(jié),而且實(shí)現(xiàn)了固定沖程數(shù)的驅(qū)動(dòng)模式和制動(dòng)模式之間的切換。較現(xiàn)有主從活塞式系統(tǒng)相比,對(duì)于內(nèi)燃機(jī)所有進(jìn)／排氣門,CMVVA-C系統(tǒng)采用自主設(shè)計(jì)的分配器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所需供油器和泄油閥的數(shù)量均降低為2個(gè),并且通過(guò)控制泄油閥,實(shí)現(xiàn)了氣門開啟正時(shí)的調(diào)節(jié)獨(dú)立于氣門最大升程和氣門關(guān)閉正時(shí)的連續(xù)可變氣門事件CMVVA-F系統(tǒng)采用自主設(shè)計(jì)的分配器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所需供油器、電磁閥和泄油閥數(shù)量分別降低為2個(gè)、2個(gè)和1個(gè),并且通過(guò)控制電磁閥和泄油閥,實(shí)現(xiàn)了氣門開啟正時(shí)、氣門最大升程、氣門關(guān)閉正時(shí)的調(diào)節(jié)相互獨(dú)立的全可變氣門事件。所有CMVVA系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)不同氣缸的氣門運(yùn)行情況的調(diào)節(jié)相互獨(dú)立。本文采用AVL Hydsim軟件,分別建立CMVVA-C系統(tǒng)和CMVVA-F系統(tǒng)的仿真模型。為了深入探討系統(tǒng)工作機(jī)理,獲得系統(tǒng)優(yōu)化和匹配的依據(jù),以氣門開啟延遲、最大升程、開啟持續(xù)期以及落座速度為系統(tǒng)特性指標(biāo),分別研究了這兩類系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：這兩類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性的影響情況復(fù)雜多變。采用相關(guān)性分析方法,定量研究了與各系統(tǒng)特性指標(biāo)呈現(xiàn)高度線性相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及相應(yīng)的影響程度。通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并且采用優(yōu)化后的模型,以氣門開啟正時(shí)、最大升程、開啟持續(xù)期和開啟時(shí)面值為氣門運(yùn)行指標(biāo)。CMVVA-C系統(tǒng)采用供油開始正時(shí)和泄油正時(shí)作為控制參數(shù),而CMVVA-F系統(tǒng)采用供油開始正時(shí)、供油停止正時(shí)、吸油正時(shí)和泄油正時(shí)作為控制參數(shù),分別進(jìn)行了其可變氣門靈活程度的研究；采用相關(guān)性分析方法,定量研究了各控制參數(shù)對(duì)氣門運(yùn)行參數(shù)的影響程度,并且進(jìn)行了系統(tǒng)的可控性研究。CMVVA-C系統(tǒng)的模擬結(jié)果表明：通過(guò)控制泄油閥,氣門最大升程、氣門關(guān)閉正時(shí)以及氣門開啟時(shí)面值在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可連續(xù)調(diào)節(jié),氣門開啟正時(shí)在低速下可連續(xù)調(diào)節(jié)。隨著轉(zhuǎn)速的提高,氣門開啟正時(shí)不變,氣門開啟速度可連續(xù)調(diào)節(jié)。進(jìn)一步的相關(guān)性分析表明：除了氣門開啟正時(shí)與供油開始正時(shí)僅在低速下呈現(xiàn)高度線性相關(guān),以及氣門開啟持續(xù)期與泄油正時(shí)在中低速下呈現(xiàn)高度線性相關(guān)外,其他氣門運(yùn)行參數(shù)均在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)與相應(yīng)的控制參數(shù)之間呈現(xiàn)高度線性相關(guān),相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)均不低于0.9,驗(yàn)證了CMVVA-C系統(tǒng)具有良好的可控性。CMVVA-F系統(tǒng)的模擬結(jié)果表明：通過(guò)控制電磁閥和泄油閥,氣門開啟正時(shí)、氣門最大升程、氣門關(guān)閉正時(shí)以及氣門開啟時(shí)面值在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可獨(dú)立調(diào)節(jié);進(jìn)一步的相關(guān)性分析表明：全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),所有氣門運(yùn)行參數(shù)均與相應(yīng)的控制參數(shù)之間呈現(xiàn)高度線性相關(guān),所有的相關(guān)系數(shù)均不低于0.95,驗(yàn)證了CMVVA-F系統(tǒng)具有良好的可控性。本文開發(fā)了一套CMVVA-C4系統(tǒng)并進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)。通過(guò)仿真和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,不僅驗(yàn)證了仿真模型的有效性,并且指出提高計(jì)算準(zhǔn)確度的方法,以及氣門驅(qū)動(dòng)器應(yīng)增加通孔式活塞套的設(shè)計(jì)方案。試驗(yàn)結(jié)果表明：CMVVA-C系統(tǒng)通過(guò)控制泄油閥可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變氣門事件,相關(guān)性分析結(jié)果表明CMVVA-C系統(tǒng)的氣門運(yùn)行參數(shù)與控制參數(shù)之間呈現(xiàn)高度線性相關(guān),并且相關(guān)系數(shù)均不低于0.9,驗(yàn)證了該系統(tǒng)具有良好的可控性。
【關(guān)鍵詞】：多模式內(nèi)燃機(jī) 可變氣門驅(qū)動(dòng) 電控液壓 可控性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-22
• 主要符號(hào)表22-23
• 1 緒論23-60
• 1.1 問(wèn)題提出與研究意義23-40
• 1.1.1 可變氣門技術(shù)25-31
• 1.1.2 可變壓縮比技術(shù)31-33
• 1.1.3 可變EGR技術(shù)33-35
• 1.1.4 停缸技術(shù)35-36
• 1.1.5 可變沖程數(shù)技術(shù)36-37
• 1.1.6 可變?nèi)紵绞郊夹g(shù)37-38
• 1.1.7 內(nèi)燃機(jī)輔助制動(dòng)技術(shù)38-40
• 1.2 可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究進(jìn)展40-58
• 1.2.1 有凸輪機(jī)械式可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40-46
• 1.2.2 無(wú)凸輪式可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)46-53
• 1.2.3 主從活塞式可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)53-58
• 1.3 本文主要研究思路與內(nèi)容58-60
• 2 集約型多功能可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)60-98
• 2.1 多模式內(nèi)燃機(jī)的提出及研究目標(biāo)的確定60-63
• 2.2 CMVVA系統(tǒng)63-96
• 2.2.1 集約型供油方式及供油器66-71
• 2.2.2 模式轉(zhuǎn)換器71-73
• 2.2.3 分配器73-78
• 2.2.4 CMVVA-C4系統(tǒng)工作原理78-81
• 2.2.5 CMVVA-F4系統(tǒng)工作原理81-86
• 2.2.6 CMVVA-C6系統(tǒng)工作原理86-90
• 2.2.7 CMVVA-F6系統(tǒng)工作原理90-96
• 2.3 本章小結(jié)96-98
• 3 CMVVA系統(tǒng)工作過(guò)程數(shù)值模擬98-166
• 3.1 CMVVA系統(tǒng)建模簡(jiǎn)化及數(shù)學(xué)模型98-104
• 3.1.1 CMVVA系統(tǒng)建模簡(jiǎn)化99
• 3.1.2 CMVVA系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型99-104
• 3.2 CMVVA-C系統(tǒng)工作過(guò)程數(shù)值模擬104-131
• 3.2.1 CMVVA-C系統(tǒng)仿真模型104-106
• 3.2.2 CMVVA-C系統(tǒng)特性分析106-127
• 3.2.3 CMVVA-C系統(tǒng)可控性分析127-131
• 3.3 CMVVA-F系統(tǒng)工作過(guò)程數(shù)值模擬131-164
• 3.3.1 CMVVA-F系統(tǒng)仿真模型131-132
• 3.3.2 CMVVA-F系統(tǒng)特性分析132-159
• 3.3.3 CMVVA-F系統(tǒng)可控性分析159-164
• 3.4 本章小結(jié)164-166
• 4 CMVVA-C4系統(tǒng)試驗(yàn)研究166-186
• 4.1 新型CMVVA-C4系統(tǒng)166-172
• 4.1.1 新型CMVVA-C4系統(tǒng)及主要部件166-168
• 4.1.2 新型CMVVA-C4系統(tǒng)工作原理168-172
• 4.2 新型CMVVA-C4系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架搭建172-178
• 4.2.1 供油器173-174
• 4.2.2 集成化新型模式轉(zhuǎn)換器和新型分配器174-176
• 4.2.3 氣門驅(qū)動(dòng)器176
• 4.2.4 試驗(yàn)臺(tái)架176-178
• 4.3 新型CMVVA-C4系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果及分析178-184
• 4.4 本章小結(jié)184-186
• 5 結(jié)論與展望186-191
• 5.1 結(jié)論186-189
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)189
• 5.3 展望189-191
• 參考文獻(xiàn)191-201
• 附錄A 縮寫201-203
• 附錄B CMVVA系統(tǒng)的主要計(jì)算參數(shù)及相關(guān)性分析結(jié)果203-207
• 附錄C 控制參數(shù)對(duì)氣門運(yùn)行參數(shù)的影響結(jié)果207-213
• 攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果213-216
• 致謝216-217
• 作者簡(jiǎn)介217

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本文編號(hào)：1083944