可变压缩比对直喷汽油机性能改善研究及其机构设计

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1、—————————————————————可变压缩比对直喷汽油机性能改善研究及其机构设计—————————————————————StudyofVariableCompressionRatioonGDIEnginePerformanceImprovementandDesignofVariableCompressionRatioMechanism作者姓名：刘鑫龙领域（方向）：动力工程指导教师：洪伟教授类别：工程硕士答辩日期：201564年月日摘要可变压缩比对直喷汽油机性能改善研究及其机构设计随着汽车市场的不断扩大

2、，汽车保有量持续增加，不可再生资源不断被消耗，且二氧化碳造成的温室效应已经给全球气候带来了不利影响，机动车作为能源消耗的重要产品，如果能提高发动机的热效率、降低其二氧化碳排放，将对节能减排产生巨大的推动作用。汽油机相比较柴油机，受限于爆震，其压缩比不能很大，只能按照满负荷时的压缩比来设计，造成汽油机在低负荷时热效率不高，而在城市工况，汽油机运行工况大部分处在中小负荷，可变压缩比的运用，在小负荷使用较大压缩比，必将提高汽油机的热效率，大负荷适当减小压缩比，可以避免爆震。本文通过对一台1.4L发动机进行GT-Pow

3、er模型搭建，在均质当量空燃比条件下选取了1500r/min、3000r/min、4500r/min三个转速，负荷为20%、50%、80%时，定量研究了可变压缩比对直喷汽油机动力性和经济性的改善潜力。对1500r/min、3000r/min、4500r/min三个转速，负荷为20%、50%时均质稀燃条件下，定量研究了可变压缩比对直喷汽油机动力性和经济性的改善潜力。针对现有的可变压缩比机构进行了比较总结，并提出了一种可以实现可变压缩比的机构方案，对其中的关键零部件进行了设计、校核计算。利用CAD/CAE/CAM软

4、件CATIA对各部件进行了建模，并完成了装配设计。研究的主要结论如下：1.均质当量空燃比情况下，低转速，小负荷时，压缩比并非越大动力性经济性越好，低转速低负荷下，压缩比增大到某一值时，动力性经济性最佳，若进一步增大，指示热效率提升不大，而机械损失增加，将使有效热效率降低。中高转速低负荷时对高压缩比的适应性增加。2.均质当量空燃比情况下，小负荷时可变压缩比对动力性、经济性的改善相对明显，随着负荷的增加，爆震发生的几率增加，限制了压缩比的进一步提高，限制了可变压缩比的改善效果。3.均质稀燃情况下，小负荷时可变压缩比

5、的改善效果比较明显。随着空燃比增大，可变压缩比的改善效果相对减小。随着空燃比的增大，指示功有较大幅度的下降，机械损失相对变化不大，压缩比增大到某一值之后，机械效率下降，对高压缩比的适应性不高。4.本论文提出了一种可以改变曲轴主轴轴线位置的可变压缩比方案。I5.对本论文提出的可变曲轴高度的可变压缩比方案的核心部件进行了设计以及校核计算，对于主要承力部件曲轴支承横梁，采用CAE方法进行了仿真计算，证明其符合强度使用要求。并对机构进行了装配设计。关键词：直喷汽油机，可变压缩比，性能仿真，机构设计IIAbstractS

6、tudyofVariableCompressionRatioonGDIEnginePerformanceImprovementandDesignofVariableCompressionRatioMechanismAsthemarketofautomotivecontinuestoexpand,thenumberofautomotivevehiclesisincreasingpersistently,non-renewableresourceshavebeenconsumedseverely,andthegre

7、enhouseeffectcausedbycarbondioxidehasbroughtnegativeeffecttotheglobalclimate,actingasanimportantenergyuser,vehiclesconsumealotofresources,ifthethermalefficiencyoftheenginecanbeimprovedandcarbondioxideemissionsreduced,itwillmakeagreatdifferenceinpromotingener

8、gysavingandemissionreduction.Comparedwithdieselengines,gasolineengines’compressionratiocannotbequitelargebecauseoftheproblemofknockcombustion,onlyinaccordancewiththedesignofcompressionratioofful