基于可变气门正时技术的汽油机排放性能研究

论文摘要

国内外排放法规的日益严格对汽车排气污染物的净化提出了新的要求,仅仅靠传统改善发动机排放指标的技术手段已明显不能突破排放标准的限制。很多研究表明,可变气门正时技术不但能够提升车用汽油机的动力性和燃油经济性,在改善排放性能方面也有良好表现,使之成为一种控制发动机排气污染物的新手段。本论文以国内某一知名公司开发的一款1.5L汽油机为研究对象,在进气侧加载了可变气门正时机构,并将研究重点放在了可变气门正时对发动机排放性能的影响上。通过查阅大量技术资料和论文,对国内外先进的可变气门正时技术和实现机构进行分析研究,在理论上就可变气门正时技术影响发动机排放性能的原理进行了全面分析,并在此基础上阐述了可变气门正时的实际控制策略。同时,重点研究了实验用可变气门正时机构的构造、原理以及工作特性的影响因素,并对其在发动机上的布置进行了分析。通过台架实验研究可变气门正时对发动机排放性能的影响,数据处理结果显示进气侧连续可变气门正时能够较大幅度的改善汽油机在大部分工况下的排放性能,特别是常用工况的部分负荷下,NOx可降低10%-15%,HC可降低10%左右,总体而言,对CO排放的影响不大,但在高速高负荷阶段,CO的改善较为明显。本文通过理论分析和先进的实验方法,研究了可变气门正时这一新型的发动机排污控制手段,验证了可变气门正时在改善发动机动力性和经济性的同时,能够有效控制排放,为进一步研发可变气门正时技术提供了理论基础和实验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.2 可变气门正时技术的发展历史和现状
• 1.2.1 基于凸轮的可变气门正时机构
• 1.2.2 无凸轮轴的可变气门正时机构
• 1.2.3 我国可变气门正时技术的研究历史及现状
• 1.3 本文的研究内容及意义
• 第二章 可变气门正时影响发动机排放性能的基本原理
• 2.1 汽油机排气污染物的生成机理和影响因素
• 2.1.1 CO生成机理及影响因素
• 2.1.2 HC生成机理及影响因素
• 2.1.3 NOx的生成机理及影响因素
• 2.2 可变气门正时技术对各排气污染物的影响
• 2.2.1 VVT影响CO排放的原理
• 2.2.2 VVT影响HC排放的原理
• 2.2.3 VVT影响NOx排放的原理
• 2.3 VVT的不同实现方式对排放性能的影响
• 2.3.1 进气凸轮相位连续可变
• 2.3.2 排气凸轮相位连续可变
• 2.3.3 进排气等相位调节
• 2.3.4 进排气独立相位调节
• 2.4 可变气门正时的控制策略
• 2.5 本章小节
• 第三章 CVCP 系统组成、原理、影响因素及在发动机上的布置
• 3.1 CVCP系统的组成
• 3.1.1 凸轮相位器和油压控制阀的结构组成
• 3.1.2 凸轮相位器和油压控制阀的工作原理
• 3.2 CVCP系统的控制原理
• 3.3 CVCP系统的布置方案
• 3.3.1 原机结构介绍
• 3.3.2 CVCP系统在发动机上的布置
• 3.4 影响相位器工作特性因素的研究
• 3.4.1 供油油路对相位器工作特性的影响
• 3.4.2 机油温度对相位器工作特性的影响
• 3.5 本章小节
• 第四章 实验方案及主要实验内容
• 4.1 实验方案的确定
• 4.2 实验测试设备及仪器介绍
• 4.2.1 主要硬件系统
• 4.2.2 标定采用的软件系统
• 4.2.3 曲轴和凸轮轴位置传感器的工作原理及布置
• 4.3 主要实验内容
• 4.3.1 可变气门执行机构的正确性验证
• 4.3.2 电控系统基本控制模型的标定
• 4.3.3 点火提前角的确定
• 4.3.4 VVT相位确定
• 4.4 本章小节
• 第五章 实验数据处理及分析
• 5.1 VVT相位的选点标准
• 5.2 VVT对发动机排放性能的影响
• 5.2.1 负荷特性下标定VVT与原机配气相位排放数据的对比分析
• 5.2.2 标定VVT与原机配气相位下排放数据的三维坐标图分析
• 5.3 本章小节
• 第六章 全文总结及工作展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 致谢