发动机可变压缩比技术方案研究

摘要

常规汽油机其压缩比一般是固定不变的，由于汽油机易产生爆震现象，限制了压缩比不能取很高，这也是汽油机在部分负荷工况下经济性不如柴油机的原因之一。可变压缩比(VCR)技术可以很好的解决这一问题，在汽油机低负荷时提高压缩比有利于降低燃油消耗率，在汽油机高负荷时降低压缩比以防止爆震。
　　 本文以基于压力自适应活塞的可变压缩比方案为研究对象，对其进行了结构设计、强度计算，同时完成了缸内工作过程的仿真，对其经济性、抗爆性作出了评价，主要完成了如下工作：
　　 对现有可变压缩比技术方案作了介绍与分析，并对各自的优缺点作了阐述。
　　 通过对原型机在部分负荷工况下损失构成的分析，在理论上论证了可变压缩比的优势。
　　 在原型单缸发动机的基础上稍作改进，对VCR方案进行了结构设计。根据载荷变化关系，自行设计了一种非标准尺寸的碟簧，通过采用复合组合的形式，满足了高负载、小变形以及耐高温的使用条件。
　　 基于MATLAB-Simulink，对VCR发动机缸内工作过程进行了建模仿真，对缸内基本微分方程、动力学方程、气缸工作容积、燃烧放热率以及气缸周壁的传热进行了分析。并与BOOST中的原型发动机模型进行了对比，验证了该模型的准确性。
　　 通过对缸内燃烧过程的分析，对VCR发动机的性能作出了评价。在低负荷时，VCR发动机对提高汽油机燃油经济性有明显的改善效果；在高负荷时，VCR发动机对抑制汽油机产生爆震很有效果。
　　 利用有限元分析，对VCR活塞进行了机械负荷分析，结果表明满足了强度要求。