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连续可变凸轮相位器联合仿真研究

作　者: 董仁
导　师: 袁兆成
学　校: 吉林大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 相位器联合仿真响应速度稳态特性
分类号: TK403
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 79次
引　用: 3次
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内容摘要

能源和环境问题是影响汽车工业发展的主要因素,尤其是日益严格的排放法规使世界各大汽车制造商掀起了一场新技术的革命和较量。作为汽车动力来源的核心部件内燃机正朝着电控和变参数方向发展。其中连续可变凸轮相位器(CVCP)能够满足内燃机不同工况下对配气相位的不同需求,从而达到提高发动机动力性、经济性和排放性能。本文在参考了国内外相关文献后,以相位器性能为研究核心,采用结构原理分析、模型等效搭建、联合仿真技术等方法研究了CVCP结构参数和运行参数对相位器性能的影响以及相位器性能对发动机性能的影响。本文的主要研究内容如下:(1)通过分析相位器的工作原理和数学模型,揭示相位器与液压缸的相似性,采用AMESim搭建相位器模型以及机油控制阀的阀体模型。比较详细的分析了机油控制阀中磁回路和阀芯运动的数学模型,并在Simulink中实现。其中控制阀的驱动电路模型根据调制电压的原理和相关逻辑关系采用Stateflow模块实现。并在联合仿真技术的支持下,完成CVCP的整体模型。(2)通过研究控制器参数对CVCP性能的影响引出其性能的两个评价指标,同时完成变比例控制器的设计并与带死区的PID控制器进行比较。在此基础上,通过从理论分析和模型仿真结果相互验证的方法证明了该模型能够定性上分析相关参数的影响。并分别分析了机油控制阀的脉冲频率和回位弹簧、相位器的排量和内部泄漏、机油温度压力和发动机转速等参数对相位器性能的影响。为相位器的制造设计和实用性开发提供一定的依据。(3)采用GT-power在某发动机试验数据的基础上搭建发动机模型,并与前文搭建的CVCP模型在Simulink平台上实现联合仿真。考虑到发动机模型与实际发动机在负荷特性下的一些差异,通过设计目标函数对模型的进气相位器重新标定,然后研究揭示相位器的响应速度对发动机性能的影响。以发动机循环变动为指标研究相位器的稳态特性对发动机的影响,研究揭示了两者评价指标之间可能存在的数学规律。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-20
  1.1 引言  12
  1.2 可变配气机构发展概述  12-18
    1.2.1 无凸轮驱动的可变配气机构  12-14
    1.2.2 基于凸轮驱动的可变配气机构  14-18
  1.3 可变配气技术国内的研究现状  18-19
  1.4 课题主要研究内容  19-20
第二章连续可变凸轮相位器模型的建立  20-36
  2.1 可变配气相位器结构和工作原理  20-24
    2.1.1 机油控制阀结构和原理  20-23
    2.1.2 相位器结构和原理  23-24
  2.2 连续可变凸轮相位器模型搭建  24-33
    2.2.1 液压部分模型  24-28
    2.2.2 机油控制阀电枢及外围电路模型  28-33
  2.3 Simulink 与AMESim 联合仿真平台的构建  33-35
    2.3.1 联合仿真技术及原理简介  33-34
    2.3.2 连续可变凸轮相位器总体模型  34-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章连续可变凸轮相位器仿真结果和分析  36-58
  3.1 CVCP 性能评价指标的引出  36-39
  3.2 控制器设计  39-42
  3.3 相位器模型的理论验证  42-47
  3.4 机油控制阀对相位器性能的影响  47-48
    3.4.1 脉冲频率对相位器性能的影响  47-48
    3.4.2 电磁阀回位弹簧刚度的影响  48
  3.5 液压系统参数对相位器系统性能的影响  48-51
    3.5.1 相位器理论排量的影响  49
    3.5.2 相位器内部泄漏的影响  49-51
  3.6 相位器运行参数的影响  51-56
    3.6.1 油压的影响  51-52
    3.6.2 油温的影响  52-53
    3.6.3 凸轮轴扭矩波动频率的影响  53-54
    3.6.4 转速的影响  54-56
  3.7 本章小结  56-58
第四章可变配气相位器对发动机性能影响的仿真实验  58-78
  4.1 发动机联合仿真模型的搭建  58-63
    4.1.1 发动机模型参数设置  58-59
    4.1.2 发动机模型的评价  59-62
    4.1.3 GT-power 与Simulink 和AMESim 联合仿真仿真平台的搭建.  62-63
  4.2 CVCP 性能对发动机的影响  63-76
    4.2.1 中高等负荷相位角的标定  63-66
    4.2.2 CVCP 响应速度对发动机的影响  66-70
    4.2.3 CVCP 稳态特性对发动机的影响  70-76
  4.3 本章小结  76-78
第五章全文总结及展望  78-80
  5.1 全文总结  78
  5.2 工作展望  78-80
参考文献  80-83
图表索引  83-85
硕士期间发表的论文及参加项目  85-86
致谢  86

连续可变凸轮相位器联合仿真研究

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