DA5系列汽油机性能模拟及试验研究

论文摘要

未来汽车工业面临着能源与环保的双重挑战,节能和减排将成为国内外各大车厂和主机厂产品开发的主要目标。国内外油耗排放法规不断加严、汽车产业相关激励政策不断出台、油价的节节攀升,促使国内外汽车发动机技术水平不断提高。同时,先进开发手段的使用,大大缩短了开发周期,降低了开发成本和风险。国内外车企纷纷斥巨资开发具有世界先进水平的汽油机。考虑到国家强制性法律法规发展、国内汽车市场竞争形式及东安动力发动机产品现状,为巩固东安动力经济型车发动机的市场地位,东安动力决定采用先进的技术,开发综合技术水平相对较高的DA5系列汽油机,为公司下一代经济型乘用车提供有市场竞争力的发动机产品。DA5系列汽油机共包括1.0L、1.3L和1.5L三种排量,每种排量又包括基本MPI型和应用可变气门正时（VVT）技术和废气再循环（EGR）技术的高性能发动机,同时,DA5平台汽油机考虑前、后驱两种结构布置方案,要求平台范围内尽可能多共用零部件。在发动机开发过程中,作者使用了发动机一维热动力学模拟软件AVL-BOOST和多学科多目标优化软件modeFRONTIER对1.5L VVT汽油机进气系统、气门正时等参数进行模拟优化,随后对1.5L非VVT、1.3L VVT和非VVT汽油机气门正时进行优化,并预测各款汽油机全负荷性能。在性能试验开发阶段,通过试验确定了1.3L汽油机气门正时,同时进行了机油牌号对性能影响的试验研究,确定最终结构参数,全负荷性能指标满足开发目标。同时,在性能开发阶段采集了各转速全负荷缸内压力数据、缸盖进排气道流量数据等信息,为提高性能模拟计算精度提供了详细的边界条件。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 政策法规发展趋势
• 1.1.2 汽车发动机技术水平发展趋势
• 1.1.3 主要竞争对手情况
• 1.2 内燃机工作过程仿真研究现状
• 1.3 内燃机工作过程仿真优化研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要研究内容及方法
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第二章 汽油机工作过程仿真优化模型建立
• 2.1 AVL Boost 算法及物理模型
• 2.1.1 汽油机气缸内热力过程
• 2.1.2 稳压腔内热力过程
• 2.1.3 管内热力过程
• 2.1.4 气体节流
• 2.1.5 多管接头的边界问题
• 2.2 优化模型理论
• 2.2.1 优化模型结构分析
• 2.2.2 多目标优化软件modeFRONTIER 主要功能与特点
• 2.3 汽油机工作过程仿真模型建立
• 2.3.1 输入数据和基本假设
• 2.3.2 模型的验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 DA5 系列汽油机性能优化仿真
• 3.1 DA5 系列汽油机介绍
• 3.2 基本参数确定
• 3.2.1 额定转速
• 3.2.2 压缩比
• 3.2.3 气门结构参数
• 3.2.4 气门升程曲线
• 3.3 1.5L VVT 汽油机结构参数优化
• 3.3.1 气门正时优化设计
• 3.3.2 进气系统结构参数优化
• 3.4 1.5L MPI 汽油机结构参数优化
• 3.5 1.5L 汽油机全负荷性能预测
• 3.6 1.3L 汽油机结构参数优化及全负荷性能预测
• 3.7 本章小结
• 第四章 发动机性能试验研究
• 4.1 发动机手工样机基本情况
• 4.2 试验测试设备和仪器介绍
• 4.3 发动机性能试验要求
• 4.4 性能试验数据分析
• 4.4.1 机械损失功率试验
• 4.4.2 气门正时优选试验
• 4.4.3 机油性能对比试验
• 4.4.4 气缸压力数据采集试验
• 4.4.5 缸盖气道稳流试验
• 4.5 整车燃料消耗量试验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 全文总结及工作展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT