基于GT-Power的汽油机电控可变进气歧管系统研究

摘要

作为发动机的重要组成部分，进气系统的结构参数和布置形式对发动机有着重要的影响，发动机研发技术的关键之一就是进气系统的优化设计。
　　进气管可变技术是利用气体波动效应来提高发动机在各个转速下的充气效率，通过改变进气管的结构提高发动机在高速时的流通性能和低速时缸内气体的涡流和滚流运动，从而改善发动机动力性和经济性，减少有害排放。
　　本文主要通过数值仿真方法研究了进气管可变技术对汽油机流动特性及其性能的影响。利用一维仿真软件GT-Power进行某四缸汽油发动机工作过程仿真分析，分析计算进气系统管道长度变化对汽油机动力性能的影响及其规律，总结出一套确定汽油机进气歧管长度三阶段可变的控制策略，建立了与控制策略对应的可变进气歧管汽油机模型。利用Fluent软件对进气系统三维流场进行了简单分析，包括进气系统三维模型的创建、网格的划分和模拟计算，分析了在不同歧管长度下进气系统的气流运动。
　　开发了V型发动机三阶段可变进气歧管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块化的结构思想，同时给出了各模块的设计流程图及部分程序源代码。最后，对所设计的电路进行了模拟仿真，对各个传感器电路的输出信号的波形以及软件的实现进行了验证，并进行了实验验证。

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第一章 绪论

§1-1车用发动机可变技术概述

§1-2可变进气系统的研究现状

§1-3研究意义及内容

第二章 汽油机进气流动特性分析

§2-1发动机的进气过程及影响充量系数的因素

§2-2 进气管中的动力效应

§2-3进气系统流动的理论计算

§2-4本章小结

第三章 汽油机模型的建立及进气系统一维仿真计算

§ 3-1 GT-Power介绍

§3-2模型建立

§3-3本章小结

第四章 进气系统优化及三维流场分析

§4-1进气歧管长度变化对汽油机性能的影响

§4-2三级可变进气歧管系统的优化

§4-3优化结果比较

§4-4改进的汽油机模型

§4-5进气系统三维流场分析

§4-6本章小结

第五章 可变进气歧管控制系统的硬件设计

§5-1电控可变进气歧管系统的工作原理

§5-2系统的组成

§5-3硬件电路的设计

§5-4本章小结

第六章 电控可变进气歧管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 实验

§6-5 本章小结

第七章 总结与展望

§7-1 全文总结

§7-2 工作展望

参考文献

附录A

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果