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基于电磁驱动气门的发动机停缸技术研究

作　者: 俞晓璇
导　师: 常思勤
学　校: 南京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽油机停缸技术电磁驱动配气机构顺序间歇停缸节能
分类号: U464.334
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

停缸技术能够解决发动机动力性和经济性之间的矛盾,并有效减少有害排放,是一项具有重要研究意义的新技术。本文围绕实现变停缸率的控制方案和停缸的控制策略,开展了以下研究工作：1)介绍了作者所在课题组自行研制的新型动圈式电磁驱动配气机构,并通过试验验证了此配气机构作为停缸执行器的可行性。利用AVL BOOST软件建立了应用停缸技术的发动机模型,可实现应用停缸技术的发动机输出特性的数值模拟。2)研究了单个气缸停止一个工作循环的工作过程。在保证停缸循环缸内压力不低于0.3bar的前提下,以减小停缸循环损失的指示功为目标,确定了单个气缸停止一个工作循环的起始点为排气门开启后110℃A,同时提出在下一循环排气门推迟110℃A开启的优化方案。3)针对传统停缸方式引起气缸间偏磨和温度变化大的问题,提出了一种全新的顺序间歇停缸(SSCD)控制方案,并且通过变停缸率设计出四种不同的停缸工作模式。4)研究表明,与常规发动机相比,应用停缸技术的发动机经济性最高可以提升20%以上。以经济性为原则,对不同停缸率工作模式的等油耗线进行比较,绘制出停缸工作区域MAP图,为以后样机的开发与设计提供必要的基础数据。5)对停缸控制策略的实现进行了初步研究。设计了停缸控制模块及其控制流程。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题研究的背景  8-9
  1.2 停缸技术的研究动态  9-14
    1.2.1 国外的情况  9-12
    1.2.2 国内的情况  12-13
    1.2.3 停缸技术的特点  13-14
  1.3 本课题主要研究的意义和内容  14-16
    1.3.1 本课题研究的意义  14-15
    1.3.2 本课题研究的内容  15-16
2 电磁驱动配气机构的研究  16-23
  2.1 无凸轮配气机构  16
  2.2 电磁驱动配气机构  16-18
    2.2.1 简述电磁驱动配气机构研究现状  16-17
    2.2.2 电磁驱动配气机构的基本要求  17-18
    2.2.3 电磁驱动配气机构的应用  18
  2.3 新型电磁驱动配气机构  18-22
    2.3.1 结构原理  19
    2.3.2 运动规律  19-20
    2.3.3 控制方案  20
    2.3.4 性能测试  20-22
  2.4 本章小结  22-23
3 车用汽油机模型的建立  23-34
  3.1 AVL BOOST软件简介  23
  3.2 内燃机数值计算的数学模型  23-24
    3.2.1 单区模型(零维模型ZDM)  23-24
    3.2.2 双区模型(准维模型QDM)  24
    3.2.3 多区模型(多维模型MDM)  24
  3.3 发动机工作过程数值模拟理论基础  24-28
    3.3.1 数学模型的基本假设  24
    3.3.2 基本方程  24-25
    3.3.3 放热率模型  25-28
    3.3.4 机械损失模型  28
  3.4 发动机模型的建立  28-29
  3.5 模型的验证  29-31
  3.6 应用电磁驱动配气机构的发动机停缸的实现  31-33
    3.6.1 模型的建立  31-33
    3.6.2 停缸的控制  33
  3.7 本章小结  33-34
4 单个气缸停止一个工作循环的研究  34-45
  4.1 发动机的性能指标  34-36
    4.1.1 示功图  34-35
    4.1.2 指示指标  35-36
    4.1.3 有效指标  36
  4.2 停缸始点的研究  36-41
    4.2.1 停缸始点的位置  36-38
    4.2.2 停缸始点研究方案  38
    4.2.3 停缸始点的确定  38-41
  4.3 优化方案的研究  41-44
    4.3.1 优化目标  41
    4.3.2 优化方案  41-42
    4.3.3 结果分析  42-44
  4.4 本章小结  44-45
5 停缸模式设计  45-52
  5.1 停缸模式中的基本概念  45-46
  5.2 停缸技术的指导思想  46-47
  5.3 变停缸率模式的设计  47-51
    5.3.1 停缸模式的设计原则  47
    5.3.2 顺序间歇停缸控制方案  47-49
    5.3.3 不同停缸模式的设计  49-51
  5.4 本章小结  51-52
6 数值模拟的结果分析  52-61
  6.1 发动机输出特性  52-56
    6.1.1 热效率  52-53
    6.1.2 有效燃油消耗率  53-54
    6.1.3 停缸工作区域MAP图  54-56
  6.2 停缸的优化  56-60
    6.2.1 对单个气缸停止一个工作循环的优化  56-59
    6.2.2 停缸工作区域MAP图的优化  59-60
  6.3 本章小结  60-61
7 停缸控制策略研究  61-66
  7.1 停缸控制模块  61
  7.2 停缸控制策略  61-65
    7.2.1 各工况的停缸控制  61-62
    7.2.2 停缸控制流程  62-64
    7.2.3 计算模块  64-65
  7.3 本章小结  65-66
8 总结与展望  66-68
  8.1 全文总结  66
  8.2 工作展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录  73

基于电磁驱动气门的发动机停缸技术研究

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