发动机轻载节能控制系统设计

论文摘要

汽车在减速滑行时，除发动机怠速输出功率外，汽车的动能主要消耗在传动系统零部件之间的摩擦、发动机制动阻力、风阻以及轮胎与地面的摩擦之中。其中，发动机制动阻力主要包括活塞压缩行程的气体压缩阻力、活塞与气缸壁之间的摩擦力和进排气阻力（泵气阻力）。为了合理利用汽车在减速滑行状态下的动能，本文提出了发动机轻载节能机理：汽车在减速滑行状态下，控制发动机不喷油，同时排气门释压，减小发动机制动阻力，充分利用汽车惯性能量，滑行更远的距离，以到达汽车节能减排的目的。分析了汽车减速滑行状态下，汽车应满足的安全技术条件，并根据发动机轻载节能机理，提出了发动机轻载节能控制策略：汽车在档减速滑行状态下，当节气门和制动踏板松开时，并且汽车行驶速度在最低稳定车速以上，同时，发动机转速在怠速以上时，控制喷油器电磁铁不被激励，使发动机停止喷油，同时通过排气门开启机构使排气门开启释压。结合国内某车型，根据发动机轻载节能控制策略设计了发动机轻载节能控制系统，并开发了相应的控制器。通过汽车最低稳定车速试验，确定了控制器中的最低稳定车速为20Km/h。为了优化排气门开启机构，建立了排气门强制开启机构试验台。结合排气门开启机构模拟试验，运用液压仿真软件AMESim对其进行了仿真优化，并对优化的试验结果在试验台上进行了试验，结果基本上满足排气门开启要求。最后对发动机轻载节能控制系统进行了装车实验，取得了较好的节油效果。同时，本论文的研究受到陕西省科学计划项目“发动机轻载节能机理及关键技术的研究”（2010K01-106）的资助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外发展研究现状
• 1.3.1 国内外汽车在减速滑行状态下能量的利用研究
• 1.3.2 国内外发动机停油控制技术的研究
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第二章 发动机轻载节能控制策略分析
• 2.1 汽车滑行技术
• 2.2 发动机轻载节能机理
• 2.2.1 汽车在减速滑行状态下能量的消耗分析
• 2.2.2 发动机轻载节能机理的提出
• 2.3 发动机轻载节能控制策略
• 2.3.1 发动机轻载节能工况下的安全性分析
• 2.3.2 发动机轻载节能控制策略
• 2.4 本章小结
• 第三章 发动机轻载节能控制系统设计
• 3.1 发动机轻载节能控制系统的组成
• 3.2 发动机停油系统的设计
• 3.2.1 发动机电控燃油喷射系统
• 3.2.2 发动机停油方法
• 3.2.3 喷油器停止喷油方法
• 3.3 排气门强制开启系统设计
• 3.3.1 排气门强制开启的原理
• 3.3.2 排气门强制开启系统设计
• 3.4 发动机轻载节能控制器设计
• 3.4.1 发动机轻载节能控制器设计流程
• 3.4.2 汽车车速信号的确定
• 3.4.3 发动机转速信号的确定
• 3.4.4 发动机轻载节能控制器设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 配气机构动力学分析与仿真
• 4.1 配气机构动力学分析
• 4.2 配气机构多体动力学建模
• 4.2.1 三维光学测量系统
• 4.2.2 配气机构三维数字化建模
• 4.2.3 配气机构动力学建模
• 4.3 配气机构动力学仿真
• 4.3.1 配气机构动力学模型及参数设置
• 4.3.2 配气机构动力学模型验证
• 4.4 气门强制开启所需外力的分析
• 4.4.1 活塞推杆进入凹槽强制开启排气门的过程分析
• 4.4.2 活塞推杆所需外力的确定
• 4.5 活塞推杆圆角优化
• 4.6 本章小结
• 第五章 排气门强制开启机构试验台设计及装车试验
• 5.1 排气门强制开启机构试验台设计
• 5.1.1 排气门强制开启机构试验台设计要求
• 5.1.2 排气门强制开启机构试验台组成
• 5.2 排气门强制开启机构所需外力测试
• 5.3 排气门强制开启液压系统理论建模与仿真模型
• 5.3.1 排气门强制开启机构液压系统数学模型
• 5.3.2 排气门强制开启机构液压系统仿真模型、
• 5.4 排气门强制开启机构液压系统仿真与优化
• 5.4.1 原系统仿真
• 5.4.2 油管直径的影响
• 5.4.3 弹簧刚度的影响
• 5.4.4 优化后仿真结果
• 5.4.5 优化后试验结果
• 5.5 发动机轻载节能控制系统装车试验
• 5.5.1 汽车挂档滑行距离对比试验
• 5.5.2 车辆油耗对比试验
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢