【摘要】：作為內燃機的重要機構,配氣機構直接影響發(fā)動機的動力性、燃油經濟性以及可靠性、振動和噪聲。配氣凸輪是配氣機構的核心。通過重新設計配氣機構的關鍵參數(shù)和優(yōu)化設計凸輪型線,甚至能夠改變發(fā)動機的熱力學循環(huán),優(yōu)化發(fā)動機的性能。本文研究是通過對傳統(tǒng)奧托循環(huán)汽油機的配氣機構的計算分析和再設計,在完善配氣機構性能的基礎上,實現(xiàn)汽油機奧托循環(huán)向米勒循環(huán)的轉變。本文研究工作之處與創(chuàng)新點如下:搭建了原機的配氣機構的運動學、動力學模型,通過計算分析,發(fā)現(xiàn)原機存在凸輪型線躍度超過了工程許用范圍,加劇配氣機構振動,凸輪與挺柱的接觸應力超過了材料的接觸應力許用范圍,增大了凸輪與挺柱間的磨損等問題,結合發(fā)動機對有奧托循環(huán)向米勒循環(huán)轉換的性能要求提出改進方案。利用GT-Power發(fā)動機性能模擬軟件,主要從經濟性角度考慮,限定最大爆發(fā)壓力,確定了幾何壓縮比和進排配氣相位范圍,進而確定了新的進、排氣凸輪工作包角。對分別用進氣遲閉角控制負荷和用節(jié)氣門控制負荷兩種方法,發(fā)動機的燃油消耗率進行對比。從泵氣損失、凸輪工作性能和控制氣門與活塞間隙的角度,對進排氣最大氣門升程進行優(yōu)化,并利用AVL-EXCITE Timing Drive軟件,重新設計進、排氣凸輪型線。對改進后的配氣機構通過運動學、動力學計算,發(fā)現(xiàn)有效改善了配氣性能,解決了原機配氣機構出現(xiàn)的問題。最后,凸輪軸生產出來后,進行臺架試驗來驗證發(fā)動機性能。結果表明發(fā)動機經濟性得到明顯改善,米勒循環(huán)發(fā)動機的其他各項性能指標也均達到了預期要求,并且凸輪軸通過了耐久試驗考核。
[Abstract]:As an important mechanism of internal combustion engine, the valve distribution mechanism directly affects the engine's power performance, fuel economy, reliability, vibration and noise. The valve cam is the core of the valve distribution mechanism. By redesigning the key parameters of the valve train and optimizing the cam profile, the thermodynamic cycle of the engine can even be changed, and the performance of the engine can be optimized. In this paper, based on the calculation, analysis and redesign of the valve train of the traditional Otto cycle gasoline engine, on the basis of improving the performance of the valve train, the transformation from the Otto cycle to Hans Muller cycle of the gasoline engine is realized. The research work and innovation of this paper are as follows: the kinematics and dynamics model of the valve train of the original machine is built. Through calculation and analysis, it is found that the cam linear jump of the original machine exceeds the allowable range of engineering, and the vibration of the valve train mechanism is aggravated. The contact stress between cam and tappet exceeds the allowable range of contact stress of material and increases the wear between cam and tappet. The improvement scheme is put forward according to the performance requirement of engine to convert Otto cycle to Hans Muller cycle. The performance simulation software of GT-Power engine is used to determine the geometric compression ratio and the range of intake and exhaust gas distribution phase from the point of view of economy, limiting the maximum burst pressure, and then determining the new inlet and exhaust cam working packet angle. The fuel consumption rate of the engine is compared by the two methods, which are to control the load with the intake late closing angle and the throttle control load, respectively. From the angle of pump air loss, cam working performance and control of valve and piston clearance, the maximum valve lift of inlet and exhaust is optimized, and the inlet and exhaust cam profile is redesigned by using AVL-EXCITE Timing Drive software. Through kinematics and dynamics calculation of the improved valve distribution mechanism, it is found that it can effectively improve the valve distribution performance and solve the problems of the original valve distribution mechanism. Finally, after the camshaft is produced, bench tests are carried out to verify the engine performance. The results show that the engine economy has been improved obviously, other performance indexes of Hans Muller cycle engine have met the expected requirements, and the camshaft has passed the durability test.
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK403

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本文編號：2203387