电控可变气门参数及其对内燃机性能影响的研究

摘要

传统内燃机配气相位的选取是考虑到内燃机整体性能的一种折中方案,从各种不同的配气相位试验方案中,选择某一固定配气相位兼顾各实际工况,所以不可能满足在各种工况下都能达到内燃机的最佳性能。与固定配气相位相比,可变气门则可在内燃机整个工作范围的不同工况下,提供最佳的气门开启关闭时刻、气门持续期和气门升程,从而达到了更好的满足内燃机不同负荷和转速下的各种性能的要求,很大程度的改善了内燃机的进、排气性能。可变气门技术在内燃机上的应用可以提高内燃机的动力性和经济性、改善废气排放、改善怠速稳定和低速平稳性、提高充气效率和低速扭矩、降低怠速转速。
　　论文通过理论研究与仿真实验结合的方法,对可变气门正时系统与控制理论和应用效果进行了研究。利用GT-power分析软件,分析了加装进气门正时后内燃机的外特性变化规律。仿真计算结果显示:扭矩最大值可达到130.7Nm,平均提高了7-10％;功率最大值69.7Kw,同时比油耗平均降低3%左右。数据表明可变气门正时系统对于改善内燃机的动力性、经济性和排放性方面有突出的效果。
　　以内燃机转速2800r/min为例,论文讨论研究了可变气门正时系统最佳进气相位的选点原则。部分负荷时主要根据比油耗选点,兼顾排放性;全负荷时根据输出扭矩选点,兼顾油耗。根据此原则和仿真实验数据得出了可变气门正时进气相位的变化规律。
　　最后开发了国产某型号内燃机可变气门正时电控系统的软硬件系统,包括传感器、中央处理器、执行机构的选择以及各种接口电路的设计和程序代码的编写。程序的编写采用了模化的结构思想,设计出了各模块的设计流程图及部分程序源代码。利用电路仿真软件Protues对软件的各个模块单元的实现和系统的可行性进行了验证,能够满足设计需求。

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第一章 绪论

§1-1课题背景

§1-2内燃机可变技术概述

§1-3国内外可变气门技术的发展状况

§1-4本论文的研究意义及内容

第二章 内燃机可变气门技术概论及VVT技术的理论分析

§2-1可变气门技术理论

§2-2可变气门技术成果及应用

§2-3 可变气门正时技术的理论分析

§2-4本章小结

第三章 内燃机整机性能仿真模型的建立

§3-1 GT-Power 简介

§3-2模型建立

§3-3 模型验证

§3-4 本章小结

第四章 内燃机性能优化设计

§4-1 VVT最佳开度的选取

§4-2 VVT最佳气门正时对内燃机性能影响分析

§4-3 VVT最佳气门正时和内燃机外特性的关系

§4-4本章小结

第五章 VVT系统简介及可变气门正时控制系统的硬件设计

§5-1 VVT系统简介及其控制方法

§5-2电控单元的硬件电路设计

§5-3 本章小结

第六章 电控可变气门正时系统的软件设计及仿真

§6-1软件开发环境

§6-2主程序的设计

§6-3软件的实现与仿真

§6-4 本章小结

第七章 结论与展望

§7-1 结论

§7-2 展望

参考文献

致谢