本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)可變氣門機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)與仿真研究

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【摘要】：石油能源逐步枯竭與環(huán)境污染是目前汽車工業(yè)必須要面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問題,開發(fā)低能耗、環(huán)境友好的車用發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今汽車工業(yè)的主要發(fā)展方向。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門由凸輪驅(qū)動(dòng),固定凸輪型線決定了氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律,這往往只能保證發(fā)動(dòng)機(jī)某一工況的性能,很難使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都達(dá)到最佳性能�？勺儦忾T技術(shù)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)可變氣門升程(VVL)和氣門正時(shí)(VVT),是一種有效的改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能、降低發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放的方法。本文以DK4柴油機(jī)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一款機(jī)-電-液一體的電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu),然后搭建了基于可變氣門機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)臺(tái)架,并研究了該電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)的特性。為了更加具體的研究電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)的工作特性,按照電控液壓可變氣門的工作順序,將電液可變氣門完成一次完整啟閉過程分成6個(gè)區(qū)間來研究,這六個(gè)區(qū)間分別為:電磁閥開啟延遲(t1)、管路長(zhǎng)度不同引起的管路延遲(t2)、氣門慣性延遲(t3)、液壓腔的充油時(shí)間(t4)、泄油時(shí)間(t5)、電磁閥關(guān)閉延遲(t6)。本文以這六個(gè)區(qū)間為基本研究對(duì)象,研究了每一個(gè)區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間在實(shí)際運(yùn)行的一個(gè)周期內(nèi)所占的比例,并研究了每一個(gè)區(qū)間內(nèi)的壓力波動(dòng)特性。通過對(duì)電控液壓可變氣門六個(gè)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在不同的實(shí)驗(yàn)工況(不同的供油壓力和不同的控制脈寬)下,液壓腔的充油時(shí)間(t4)、泄油時(shí)間(t5)在一次完整周期內(nèi)運(yùn)行時(shí)間占比較大,而其他四個(gè)區(qū)間所占時(shí)間比例較小;隨著供油壓力增大,液壓腔的充油時(shí)間(t4)逐漸縮短,而泄油時(shí)間(t5)基本維持不變;在相同的供油壓力下,控制脈寬對(duì)液壓腔的充油時(shí)間(t4)、泄油時(shí)間(t5)影響不大。通過對(duì)電控液壓可變氣門六個(gè)區(qū)間內(nèi)的壓力波動(dòng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在電磁閥的啟閉瞬間和液壓腔負(fù)荷突然發(fā)生變化時(shí),管路內(nèi)會(huì)出現(xiàn)激烈的壓力波動(dòng);由于電磁閥的突然開啟造成的壓力下降(△P1)約為供油壓力(P)的20%;在液壓活塞產(chǎn)生附加升程的過程中,當(dāng)液壓活塞的加速度為零時(shí),液壓腔內(nèi)會(huì)出現(xiàn)急速的壓力升高(△P2),此壓力波動(dòng)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻會(huì)隨著供油壓力的升高而提前,且液壓腔內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動(dòng)會(huì)影響到電磁閥前的壓力波動(dòng);在電控液壓可變氣門的工作過程中,壓力突變率(△P/△t)最大的地方出現(xiàn)在液壓腔變負(fù)荷瞬間,且此壓力突變率會(huì)隨著供油壓力的增大而增大,控制脈寬變化對(duì)其影響不明顯。通過對(duì)電控液壓可變氣門管路內(nèi)的壓力波動(dòng)研究,得到了電控液壓可變氣門產(chǎn)生壓力波動(dòng)的原因,提出了通過衡量液壓腔的充泄油時(shí)間和液壓腔內(nèi)的壓力突變率來評(píng)價(jià)電液可變氣門性能優(yōu)劣的指標(biāo)。最后利用GT-POWER軟件建立了一個(gè)電控液壓可變氣門的模型并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了準(zhǔn)確性,在此基礎(chǔ)上分析了不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電控液壓可變氣門工作的六個(gè)區(qū)間和壓力波動(dòng)的影響。結(jié)果顯示:液壓腔的充油時(shí)間(t4)主要由進(jìn)油孔的直徑?jīng)Q定,隨著進(jìn)油直徑的增大,液壓腔的充油時(shí)間變短,而泄油時(shí)間(t5)基本維持不變,同時(shí)進(jìn)油孔的直徑大小也決定了液壓腔的壓力突變率(△P/△t),進(jìn)油孔直徑越大,液壓腔的壓力突變率越大;液壓腔的泄油時(shí)間(t5)主要由液壓活塞的直徑?jīng)Q定,液壓活塞直徑越大,液壓腔的泄油時(shí)間(t5)越長(zhǎng),當(dāng)液壓活塞直徑為50mm時(shí),液壓腔內(nèi)液壓油已完全不能泄出,而液壓活塞直徑的增大,對(duì)液壓腔的充油時(shí)間(t4)影響不大,隨著液壓活塞的增大,液壓腔內(nèi)的壓力突變率(△P/△t)略有升高,但是增加幅度不大;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高,液壓活塞的最大位移變小,但是不改變液壓腔的充油時(shí)間和泄油時(shí)間,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高,液壓腔內(nèi)的壓力突變率(△P/△t)逐漸減小;氣門彈簧的彈性系數(shù)(K)和氣門彈簧的預(yù)緊力(F0)對(duì)液壓腔的充油時(shí)間(t4)、泄油時(shí)間(t5)影響不大,且隨著氣門彈簧的彈性系數(shù)(K)和氣門彈簧的預(yù)緊力(F0)的增加,液壓腔內(nèi)的壓力突變率(△P/△t)呈現(xiàn)先增大,后減小的趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 可變氣門 充油時(shí)間 泄油時(shí)間 壓力波動(dòng) 仿真計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U467.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-27
• 1.1 引言10-14
• 1.1.1 能源危機(jī)10-12
• 1.1.2 環(huán)境壓力12-14
• 1.2 可變氣門系統(tǒng)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀14-15
• 1.3 可變氣門技術(shù)的分類與實(shí)現(xiàn)方式15-22
• 1.3.1 基于凸輪軸的可變氣門15-20
• 1.3.2 無凸輪軸的可變氣門機(jī)構(gòu)20-22
• 1.4 柴油機(jī)可變氣門系統(tǒng)的研究進(jìn)展22-25
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容及意義25-27
• 2 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)平臺(tái)搭建及測(cè)試原理27-35
• 2.1 電控液壓可變氣門系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成27-28
• 2.2 電控液壓可變氣門系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的組成部分28-32
• 2.2.1 液壓系統(tǒng)29
• 2.2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)29-30
• 2.2.3 控制系統(tǒng)30-31
• 2.2.4 采集系統(tǒng)31-32
• 2.3 電控液壓可變氣門系統(tǒng)的工作過程32-33
• 2.4 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)的測(cè)試平臺(tái)33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)35-45
• 3.1 控制參數(shù)對(duì)電磁閥啟閉延遲特性的影響38
• 3.2 控制參數(shù)對(duì)氣門慣性延遲和管路延遲特性的影響38-39
• 3.3 控制參數(shù)對(duì)液壓腔充油和泄油時(shí)間的影響39-40
• 3.4 控制參數(shù)對(duì)液壓腔總延遲的影響40-42
• 3.5 控制參數(shù)對(duì)電控液壓可變氣門總周期的影響42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 4 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)壓力波動(dòng)分析45-56
• 4.1 壓力波動(dòng)的危害45-46
• 4.1.1 空化現(xiàn)象45
• 4.1.2 壓力波動(dòng)對(duì)電磁閥閥芯的影響45-46
• 4.2 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)壓力波動(dòng)的原因46-50
• 4.3 控制參數(shù)對(duì)電控液壓可變氣門壓力波動(dòng)的影響50-55
• 4.3.1 電磁閥突然開啟形成的壓力波動(dòng)與控制參數(shù)之間的關(guān)系50-52
• 4.3.2 液壓腔變負(fù)荷形成的壓力波動(dòng)與控制參數(shù)之間的關(guān)系52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)的仿真分析56-75
• 5.1 仿真的意義56
• 5.2 系統(tǒng)仿真的GT-power實(shí)現(xiàn)56
• 5.3 電控液壓可變氣門機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性的影響56-72
• 5.3.1 驅(qū)動(dòng)活塞直徑對(duì)系統(tǒng)特性影響規(guī)律59-62
• 5.3.2 進(jìn)油孔直徑對(duì)系統(tǒng)系統(tǒng)特性影響規(guī)律62-64
• 5.3.3 氣門彈簧彈性系數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性的影響規(guī)律64-67
• 5.3.4 氣門彈簧預(yù)緊力對(duì)系統(tǒng)特性的影響規(guī)律67-70
• 5.3.5 不同的轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)特性影響規(guī)律70-72
• 5.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電液可變氣門的特性分析72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 6 全文總結(jié)與展望75-78
• 6.1 全文工作總結(jié)75-77
• 6.2 工作展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果81-82
• 致謝82-83

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