电控液压驱动可变配气系统的设计与试验研究

论文摘要

传统的凸轮轴配气机构由于配气相位固定,其相位是通过不同工况下各种不同配气相位的试验,从中选取某一固定配气相位兼顾其它工况,只能是发动机各个工况下的折中方案。由于其配气相位是固定的,无法在运行过程中进行调节,所以发动机性能难以在各个工况下都达到最佳。但是,随着燃油经济性和降低有害排放物的要求日益严格,已不能满足现代发动机的工作要求。无凸轮可变配气技术可以根据发动机的工况优化气门的正时、升程、持续期和其它参数。使得其可以在发动机整个工作范围内,根据不同工况下的要求,提供合适的气门开启、关闭时刻和升程,从而改善发动机的整体性能,这种技术随着其控制技术的成熟越来越引起人们的关注。电控液压驱动可变配气系统是无凸轮轴可变配气技术的一种。通过对国内外各种电控液压驱动可变配气系统的分析和比较,本文提出了一款电控液压驱动可变配气系统设计方案,并运用Matlab/Simulink软件建立了该方案的机、电、液仿真模型,通过对该方案的主要结构参数,如柱塞半径、气门弹簧刚度、电磁阀流通面积等参数的研究,得到这种可变配气系统运动特性规律,为系统的开发和研制提供帮助。本文在设计和仿真的基础上,开发出一套可变配气系统,系统主要包括液压系统、执行机构以及控制系统等。将该系统安装在4102BG发动机上,代替原来的配气机构,并对该系统的性能进行了试验研究。试验结果表明:本套结构能够控制气门的气门正时,缓解气门落座冲击。同时研究了运行参数如发动机转速、液压系统的压力和驱动电压对可变配气机构控制特性的影响,这些参数不同程度地影响着可变配气的动态特性。最后利用GT-POWER软件建立了4102BG型发动机的仿真模型,对可变配气技术在发动机上的应用进行了仿真分析和选优。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 可变配气技术研究发展的历史和现状
• 1.3 可变配气技术的分类
• 1.3.1 可变配气正时（Variable Valve Timing，VVT）
• 1.3.2 可变气门升程（Variable Valve Lift，VVL）
• 1.4 实现可变配气技术的途径
• 1.4.1 基于凸轮轴的可变配气机构
• 1.4.2 无凸轮轴可变配气机构
• 1.5 可变配气技术对发动机性能影响
• 1.5.1 可变进气正时
• 1.5.2 可变排气正时
• 1.5.3 可变气门重叠角
• 1.5.4 可变气门升程
• 1.5.5 可变气门速度
• 1.5.6 停滞气门
• 1.6 本课题的意义和主要工作内容
• 第2章 电控液压驱动可变配气系统设计
• 2.1 电控液压驱动可变配气系统的构成
• 2.2 电控液压驱动可变配气系统的工作原理
• 2.3 电控液压驱动可变配气系统的液压系统设计
• 2.3.1 液压系统额定压力的选取
• 2.3.2 液压系统额定流量的选取
• 2.3.3 液压系统计算参数和计算结果
• 2.3.4 电动机和液压泵的选取
• 2.3.5 蓄能器的选取
• 2.3.6 油箱的选取
• 2.3.7 空气滤清器的选取
• 2.3.8 油源的选取
• 2.3.9 溢流阀的选取
• 2.3.10 滤油器的选取
• 2.3.11 其它配件的选取
• 2.4 电控液压驱动可变配气系统气门驱动部分的设计
• 2.4.1 电液驱动可变配气系统气门驱动部分设计思想和设计点
• 2.4.2 电控液压驱动可变配气系统执行机构设计
• 2.5 电控液压驱动可变配气系统的控制系统
• 2.5.1 高速电磁阀
• 2.5.2 可编程控制器（PLC）
• 2.5.3 DSP控制器
• 2.6 电控液压驱动可变配气系统的测试系统
• 2.7 本章小结
• 第3章 电控液压驱动可变配气系统建模与动态特性仿真分析
• 3.1 Matlab/Simulink软件简介
• 3.2 电控液压驱动可变配气系统的数学模型
• 3.2.1 液压系统子模块
• 3.2.2 高压电磁阀子模块
• 3.2.3 低压电磁阀子模块
• 3.2.4 液压柱塞与气门杆子模块
• 3.2.5 执行机构液压腔子模块
• 3.3 电控液压驱动可变配气系统总仿真模型的建立
• 3.4 仿真参数及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 电控液压驱动可变配气系统的性能试验
• 4.1 试验平台的组成及工作原理
• 4.2 传感器标定
• 4.3 电控液压驱动可变配气机构特性试验分析
• 4.3.1 PLC控制电控液压驱动可变配气系统的性能试验分析
• 4.3.2 DSP控制电控液压驱动可变配气系统的性能试验分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 可变配气正时对发动机性能影响仿真分析
• 5.1 发动机模型的建立
• 5.1.1 GT-POWER软件简介
• 5.1.2 发动机模型建立
• 5.1.3 发动机模型准确性验证
• 5.2 可变配气正时对发动机性能影响仿真分析
• 5.2.1 基准气门升程曲线模型的选定
• 5.2.2 排气门开启提前角对发动机性能影响的仿真分析
• 5.2.3 典型工况下的排气门开启提前角的优选
• 5.2.4 进气门关闭延迟角对发动机性能影响的仿真分析
• 5.2.5 典型工况下进气门关闭延迟角的优选
• 5.2.6 气门重叠角对发动机性能影响的仿真分析
• 5.2.7 典型工况下气门重叠角的优选
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢