可变配气正时发动机工作过程一维模拟与试验分析车辆工程毕业论文(编辑修改稿)

可变配气正时发动机工作过程一维模拟与试验分析车辆工程毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

结 ............................................................................................................... 38 第 5 章 总结与展望 ......................................................................................................... 39 总结 ..................................................................................................................... 39 展望 ..................................................................................................................... 39 参考文献 ........................................................................................................................ 40 致谢 ............................................................................................................................... 41 毕业设计（论文） VI ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 毕业设计（论文） 共 40 页 第 1 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1章 绪论 引言 汽车工业已成为中国的支柱产业，但节能环保问题成为制约其发展的瓶颈，也越来越受到社会的关注和重视。 面对严格的排放法和燃油经济法，汽车研发机构研发了一系列节能减排的结构，其中可变技术能在不同转速提升发动机综合性能，日益受到重视，其中，包括可变气门升程，可变配气相位，可变压缩比，可变进排气管长度，可变增压系统等 [1]。 目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。 VVT(Variable Valve Timing 可变正时技术 )是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种。 它通过控制发动机进、排气门开闭时刻 (正时 )和改变气门运动升程，与汽车运行工况实现最佳匹配，从而提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率由此可以得到进一步的提高，从而提高汽车的燃油经济性 [2]。 国内外研究概况 可变气门技术在早期时候的运用 从最近的时代来看， VVT 也就是发动机的可变气门正时技术在现代的轿车上广泛应用。 提高进气的充量，使得充气量的系数提高是发动机可变气门正时技术在轿车上显示出的优势，发动机的扭矩可以进一步提高，同时 还可以提高发动机的功率，汽车的发动机还可以借助这可变气门正时技术更加自由地变换动力模式，例如停车怠速等，这样也就同时降低了内燃机对空气的污染。 最早解决这个问题的是宝马公司和丰田公司，这两个公司推出的 VANOS 与 VVT—i技术是他们的自豪之作，但如果究其根源的话， VTEC 型号的发动机是最早解决发动机可变气门技术的发动机，是本田公司在八十年代推出的，这款发动机的表现非常令人满意 [2021]。 首先介绍本田公司的 VTEC 技术系统，就是可变气门正时和升程电子控制系统。 丰田公司在一九八九年推出 VTEC 系统技术作为自 己公司的专有技术，这项技术可以控制气门升程和气正时，气门升程和气正时可以随着发动机的运转速度、负载荷度和水温等等运行的参数的变化而做出适当的调整，使得发动机在低速行驶时可以发出大扭矩，在高速行驶的时候发出高功率[3]。 其次是宝马的 VANOS 技术系统。 这个技术系统是可以调整进气凸轮轴和曲轴的位置的，使得在不同情况下进气凸轮轴和曲轴的位置相对应。 宝马公司第一次使用这项技术是在一九九二年的宝马五系列的搭载 M 五十发动机上。 现在宝马推出了 VANOS 的新技术即双 VANOS，双 VANOS 技术调整了排气凸轮轴的机构，就是进气凸轮轴的操作是根据发动机转速和踏板位置来确定的，当发动机的转速处于最低的时候，进气门就会开启改善怠速质量和增加平稳度；当发动机处于中转速度时，进气门就会提前开启来增大扭矩并且允许排出的废气在燃烧室内再进行循环利用从而可以减少轿车的耗油量和减少轿车的废气排放量；当发动机运转速度很高的时候，进气门就会再次延迟开启，这样就能发挥出更大的功率 [4]。 毕业设计（论文） 共 40 页 第 2 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 最后是丰田的 VVT—i 技术系统。 VVT—i的全称是 Variable Valve Timing intelligent，翻译成中文 就是智能可变配气正时，这项技术系统是丰田特有的并且在世界技术上领先的发动机技术系统，可以连续的调节气门正时，但是不可以调节气门升程。 该技术的工作原理就是当发动机从低速度迈向高速度的时候，电子计算机就会自动的把机油压人进气的凸轮轴，然后驱动齿轮内的小涡轮，在这样的压力下，小涡轮和齿轮壳旋转就会有一定的角度，当凸轮轴在六十度范围内往前或者往后旋转时，就可以改变进气门开启的时间，从而达到连续调节气门正时的目的 [5]。 二十一世纪的可变气门技术 首先要介绍的是丰田的 VVTL—i 技术，这项技术的全称是 Variable Valve Timingamp。 Lift Intelligent。 这项技术是在原来 VVT—i 技术上改进的，就是在原来型号的发动机的凸轮轴上增加了可以切换不同角度而大小不一致的凸轮，而且还采用了摇臂机制来决定是否要到最大角或者最小角的凸轮，这样可以做到连续的改变发动机的正时重叠时间和两阶段式的升程。 这项技术与原来技术不同的是现在技术的摇臂里是用油压来决定每个销移动到哪里，现代的 VVTL—i技术结合了 VVT—i技术的连续式的可变正时与重叠角技术，这可以说是比较完美的发动机。 其次介绍 iVTEC。 iVTEC 是从 VTEC 演变过来的， 20xx 年，也就是 VTEC 发明后的十二年， VVTL—i 技术的出现严重打击了 VTEC 技术，于是本田公司向世界推出了新一代的技术，叫做 iVTEC。 这项技术就是在原来 VTEC 技术系统的基础上增加一个 VTC 系统， VTC 的全名是 Variable timing control，翻译成中文就是可变正时控制。 该项技术就是把排气阀门的正时和开启的重叠时间设置为是可以变化的， l 这个变化是由可变正时控制系统来控制，这个控制系统的导入可以使得发动机在很大范围的运转速度内都可以得到合适的配气，这 样一来， iVTEC 和VVTL—i技术系统一样都可以称作是比较完美的可变气门发动机。 最后是宝马公司的骄傲技术 ——Valvetronic，它与 VVTL—i 或 iVTEC 比有更进一步的优势，第一宝马公司的技术减少了节气阀门的设计，这样可以让发动机吸收新鲜空气的时候更加顺畅，还可以采用电子式的可变电阻，根据油门踩踏时候的深浅通过电阻来确定进气量，宝马公司的技术除了和丰田本田一样采用可持续性的变化气门正时外还对其进行了升级，宝马公司增加了一种偏心轴，除了凸轮轴依靠摇臂系统来驱动气门摇臂之外，还通过附加摇臂和气门摇起的接触角度来决定偏心轴的相位，偏心轴的相位可以让一个 ECU 来控制，这样使得摇臂的角度变化，对应凸轮运动来说，气门摇臂反应的不同，气门升程的变化也就不同。 [6] 国内研究情况 在国内，可变气门技术的研究从 20 世纪 90 年代逐步开始。 90 年代中期，研究人员开发出了一种用谐波传动实现的可变凸轮相位机构，可实现小级差的多级调相。 20xx 年后，吉林大学、上海交通大学与长春汽车研究所等设计了一种液压张紧器式的可变配气相位机构，可使气门实现两级式变化（进气门：提前 15176。 CA，滞后 13176。 CA），清华大学开展了电磁驱动式气门机构的研究，浙江大学对电磁驱动式气门机构进行了模型的仿真研究。 但与国外相比，可变气门 毕业设计（论文） 共 40 页 第 3 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 技术只是局限于实验室研究，还没有形成具有自主知识产权的，可以广泛应用于车用发动机的可变气门机构 [7]。 本文阐述的主要内容 本文源于 本人在上海某汽车公司实习期间接触到的 某汽油发动机技术升级开发的项目，在基于设计、仿真和开发试验的工程实践活动中，重点研究和分析了 配气机构的基本原理，利用仿真软件进行了 性能仿真优化， 并且利用了公司设备进行了发动机台架试验验证。 首先 分析了国内外对于可变配气机构的研究和应用， 通过在不对原型机本机进行大的结构改动的情况下，提升低速扭矩，降低油耗。 根据内燃机原理知道，内燃机动力性的高低主要取决于其缸内气体充量的多少或者充气效率的大小，进气门迟后关、排气门提前开以及进排气重叠角的大小是直接影响因素。 然后通过 AVL BOOST 软件建立对应原型机的发动机模型，确定边界条件后，对发动机性能进行模拟，得到发动机外特性功率和扭矩图，并且与原型机试验结果进行对比，绘制性能曲线进行对比后证明仿真模型比较准确，其次改变发动机配气相位 ，对比分析 得到了该工况下最 佳配气相位，然后画出最优配气相位图线，依据该图线，仿真出DVVT 发动机的性能，并且与原机型仿真结果进行对比，用仿真结果说明了 DVVT 对发动性能的提升。 最后 经过台架基础试验， 测出 DVVT 发动机的外特性油耗，扭矩， 并且与原型机对比，证明了本文的观点和方法的正确性。 本文 主要的创新点是利用“进气迟后角和气门重叠角随转速的增大而增大”这一配气相位变化原则， 先确定低转速和高转速的最佳配气相位，再确定中等转速的最佳配气相位的流程，具体标定利用程中先改变进气迟后角，利用气门重叠角和进气迟后角的联系，再按照一定规律改变气 门重叠角的方法列出不通的配气相位组合。 通过这种方法 大大减小了标定次数，提高了标定效率。 毕业设计（论文） 共 40 页 第 4 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 自 然 吸 气 汽 油 发 动 机原 型 发 动 机 背 景B O O S T 原 型 机建 立 模 型原 型 机 性 能 试 验发 动 机 产 品开 发 设 计发 动 机 仿 真 分 析及 预 测（ 一 维 ）D C V V T 优 化性 能 仿。