基于全可变气门机构的高效汽油机能耗研究.pdf

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1、基于全可变气门机构的高效汽油机能耗研究Researchontheenergyconsumptionofthehighefficiencygasolineenginebasedonthe4VVASsystem一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：动力机械及工程研究生：班智博指导教师：赵华教授谢辉教授天津大学机械工程学院二零一一年十月2独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的

2、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要本文针对传统汽油机燃油经济性差，泵气损失大等问题，开发了一款基于全可变气门机构的多缸原理样机。旨在通过降低泵气损失

3、、降低气门机构机械能损失及缩短燃烧持续期等方法来改善汽油机的燃油经济性，同时兼顾其排放性能。本文主要研究工作及结论如下：为了实现利用全可变气门机构控制负荷，改善燃油经济性，本文在一款国产四缸汽油机的基础上，通过对其缸盖重新设计，创新性的研发了进排气门相位和升程均连续可变多缸汽油机原理样机。针对HCCI/SI燃烧对大范围调整配气正时的要求，在现有的VVT相位器基础上，通过协调叶轮受力面积及响应速度，折中相位器内部密封性及调整范围，自主研发了可在100°CA范围内连续调整配气正时的VVT相位器。为验证自主研发的多缸机全可变气门机构的实际性能，研究全可变气门机构的控制规律及影响

4、因素，搭建了全可变气门机构测试平台，研究VVT、VVL在稳定转速及变化转速下的稳定性能及响应性能，研究并解决由于加工和装配误差造成的各气门不一致性的问题。为探索全可变气门机构执行器的耗能规律及气门机构驱动功率的变化规律，研究不同占空比下全可变气门机构执行器消耗的电能；研究随气门升程增大气门机构驱动功率的变化。研究了节气门控制的SI燃烧、进气门控制的SI燃烧以及负气门重叠角策略下的HCCI/SI混合燃烧三种负荷控制方式的燃油经济性，分析了各种燃烧模式下的泵气损失、气门机构的机械能消耗、燃烧速度等。试验结果表明，采用进气门控制负荷及采用负气门重叠角控制负荷能够提高燃油经济性，

5、其原因一方面是降低了泵气损失，另一方面是降低了气门机构驱动功率，且两者对燃油经济性的改善效果相当。关键词：汽油机全可变气门机构HCCI燃烧VVT仿真燃油经济性2ABSTRACTInordertoovercomethepoorfueleconomyofconventionalgasolineengineassociatedwithpumpingloss,amulti-cylinderprototypeenginewithvariablevalveactuationdeviceshasbeendeveloped.Theaimistoachieveimprovedfueleco

6、nomybyminimizingthepumpingloss,loweringthemechanicallossoftheVVAdevices,andCAI/HCCItypecombustionwithacceptableemissionlevels.Themainworksandconclusionsareasfollows:Inordertorealizetheloadcontrolbymeansoffullyvariablevalveactuationandhenceimprovedfueleconomy,anewcylinderheadhasbeendesigne

7、dandimplementedonaproduction4-cylinderengine.Thishasleadtothefirstmulti-cylinderengineinChinacapableofcontinuousvariableintakeandexhaustvalvetimingsandlifts.InordertomeetthedemandofwideradjustrangefortheHCCI/SIhybridcombustion,aVVTphaserhasbeendevelopedwhichcanchang