全可變配氣技術(shù)是解決柴油機(jī)節(jié)能環(huán)保問(wèn)題的關(guān)鍵途徑之一,發(fā)動(dòng)機(jī)全可變配氣技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)氣閥開(kāi)啟相位、氣閥關(guān)閉相位以及氣閥升程全可變,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩以及燃油效率。對(duì)于電控液壓全可變配氣機(jī)構(gòu)而言,能耗低、高驅(qū)動(dòng)效率一直是研究和關(guān)注的重點(diǎn),建立準(zhǔn)確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可以精確地描述執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)特性、非線(xiàn)性特性和系統(tǒng)的控制特性,并可以通過(guò)實(shí)時(shí)仿真實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化,為柴油機(jī)全可變配氣技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。本文優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種電液全可變配氣執(zhí)行器,在保留原柴油機(jī)氣閥和氣閥彈簧的基礎(chǔ)上,驅(qū)動(dòng)氣閥實(shí)現(xiàn)配氣參數(shù)全可變可調(diào)。通過(guò)分析系統(tǒng)原理和動(dòng)態(tài)特性,解析系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系,將電液全可變配氣系統(tǒng)按照液壓油泵-溢流閥子系統(tǒng),電磁閥子系統(tǒng)和執(zhí)行器子系統(tǒng)三部分建立數(shù)學(xué)模型�；赟imulink仿真平臺(tái)搭建系統(tǒng)仿真模型,開(kāi)展系統(tǒng)性能仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥開(kāi)啟相位、氣閥關(guān)閉相位以及氣閥升程的全可變控制。針對(duì)中高速柴油機(jī)不同轉(zhuǎn)速工況下的優(yōu)化配氣要求,為提高電液執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)效率,以系統(tǒng)流量低,落座速度小和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單為優(yōu)化目標(biāo),利用modeFRONTIER軟件,通過(guò)NSGA-Ⅱ遺傳算法開(kāi)展系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上開(kāi)展基于增量式PID算法的控制系統(tǒng)建模與仿真,建立的系統(tǒng)控制模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣閥開(kāi)啟相位、關(guān)閉相位、氣閥升程和落座速度的有效控制。按照目標(biāo)機(jī)型設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)驗(yàn)證試驗(yàn)方案,搭建試驗(yàn)臺(tái)架,開(kāi)展高壓輸入部分驗(yàn)證試驗(yàn),驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證證結(jié)果表明,模型可以真實(shí)反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和參數(shù)變化。建立的數(shù)學(xué)模型和控制策略,為實(shí)現(xiàn)全可變配氣發(fā)動(dòng)機(jī)改裝提供技術(shù)基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TK423
【部分圖文】：

第一章緒論2技術(shù)的發(fā)展，配氣控制技術(shù)也日益走入人們的視線(xiàn)。但是，與其他柴油機(jī)控制技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程相比，如燃料控制技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣體控制技術(shù)的早期研究相對(duì)較慢。英國(guó)科學(xué)家克拉克自1880年以來(lái)首次開(kāi)始在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上使用可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)。到了1990年，僅美國(guó)專(zhuān)利局就有800多項(xiàng)可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利技術(shù)，其中大部分是1985年到1987年間獲得的[1]。氣體控制技術(shù)的發(fā)展過(guò)程如下圖所示，下面將詳細(xì)介紹幾種類(lèi)別的可變氣體分配技術(shù)。圖1.1配氣控制技術(shù)發(fā)展歷程1.2.1基于凸輪軸的可變配氣機(jī)構(gòu)凸輪驅(qū)動(dòng)的可變氣門(mén)系統(tǒng)通過(guò)凸輪軸傳動(dòng)，搖臂或同步帶的調(diào)整實(shí)現(xiàn)改變氣門(mén)開(kāi)啟，關(guān)閉，升程等氣體分配參數(shù)的目的，但由于保留原凸輪，升程曲線(xiàn)只能在原凸輪型線(xiàn)決定的升程曲線(xiàn)范圍內(nèi)有變化，即調(diào)節(jié)范圍小，自由度受限，仍然會(huì)受到原來(lái)凸輪形狀的限制。但是由于可變配氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)化效果明顯，這種基于凸輪軸的可變配氣機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用與各大發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司[2]。一類(lèi)是通過(guò)改變凸輪的可變配氣系統(tǒng)最具有代表性的機(jī)構(gòu)為本田公司的i-VTEC機(jī)構(gòu)和奧迪AVS機(jī)構(gòu)，前者通過(guò)機(jī)械方式變換主副搖臂來(lái)選擇不同凸輪驅(qū)動(dòng)氣閥，而后者則通過(guò)電磁驅(qū)動(dòng)變換不同凸輪工作，以實(shí)現(xiàn)低速低負(fù)荷工況下更低的燃油消耗率和高速高負(fù)荷工況下運(yùn)行更高的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。第二類(lèi)是在不變換凸輪軸及凸輪的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變凸輪從動(dòng)件使配氣相位或者氣門(mén)升程變化[3][1]。例如豐田VVT-i機(jī)構(gòu)和BMW公司的Vanos機(jī)構(gòu)[4]，均為通過(guò)調(diào)整凸輪軸與曲軸之間的相對(duì)角度，讓配氣相位可以在一定范圍內(nèi)變化，從而達(dá)到改變氣門(mén)正時(shí)的效果。借助電控液壓技術(shù)控制凸輪相對(duì)于曲軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)氣門(mén)正時(shí)的可變，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各部分傳感器的信號(hào)判斷工況并查詢(xún)預(yù)存的最佳配氣參數(shù)，然后給液壓系統(tǒng)控制信號(hào)來(lái)調(diào)整氣

VCM電控液壓氣門(mén)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第一章緒論5圖1.3電磁可變配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖1.4氣門(mén)升程曲線(xiàn)電氣式配氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電液式配氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理相差無(wú)幾，兩者的主要區(qū)別是工作介質(zhì)，電氣式配氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工質(zhì)是空氣�？諝獗纫簤河驼扯刃〉枚�，并且粘度值幾乎不會(huì)隨著溫度變化而變化，當(dāng)然氣體的質(zhì)量也相對(duì)較小故而氣體慣性小，因此電氣式配氣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其響應(yīng)速度會(huì)相對(duì)較快。但空氣作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工質(zhì)時(shí)具有嚴(yán)重的缺陷就是可壓縮性非常強(qiáng)，因此密封以及控制精度等要求嚴(yán)格，而且采用壓縮空氣作為介質(zhì)時(shí)，其所需的儲(chǔ)存空間非常大，在強(qiáng)調(diào)減小體積、減輕重量的發(fā)動(dòng)機(jī)上使用這種設(shè)備顯然存在一定的不合理性。因此電氣式配氣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并沒(méi)有成為人們青睞的對(duì)象，與電液配氣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比認(rèn)可度低，鮮有人問(wèn)津[18][19]。1.2.3電液可變配氣機(jī)構(gòu)原理及其研究現(xiàn)狀除了上述兩種無(wú)凸輪可變配氣系統(tǒng)外，還有一種電液驅(qū)動(dòng)可變配氣系統(tǒng)[20]。電液驅(qū)動(dòng)可變配氣技術(shù)是一種通過(guò)電磁閥控制流體進(jìn)出從而控制進(jìn)排氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)可變配氣的機(jī)構(gòu)。該類(lèi)機(jī)構(gòu)以其靈活的電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到了各科研單位的廣泛關(guān)注并開(kāi)展了相關(guān)研究，包括福特、康明斯、菲亞特等公司都在積極開(kāi)展電液驅(qū)動(dòng)氣門(mén)技術(shù)的自我研發(fā)。下一節(jié)將詳細(xì)介紹各種電液驅(qū)動(dòng)可變配氣技術(shù)原理及其研究現(xiàn)狀。1.2.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀就電液驅(qū)動(dòng)可變配氣機(jī)構(gòu)而言，在實(shí)際應(yīng)用中，Lotus公司、福特公司和菲亞特公司等將其實(shí)用化。其中Lotus公司開(kāi)發(fā)的電液驅(qū)動(dòng)可變配氣系統(tǒng)，使用400Hz在的伺服閥，可實(shí)現(xiàn)4000r/min的發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，并且且氣閥可以以較低的速度落座[21]。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔靖晨;隆武強(qiáng);田江平;潘學(xué)軍;袁文華;伏軍;;雙模式電液全可變氣門(mén)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可控性研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2014年02期

2 劉曉明;葉瑋;;液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)行特性分析[J];液壓氣動(dòng)與密封;2013年07期

3 徐煥祥;李道飛;葉錦;王雷;方奕棟;俞小莉;;電液驅(qū)動(dòng)氣門(mén)柴油機(jī)性能優(yōu)化[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2013年03期

4 高鋒軍;劉發(fā)發(fā);谷艷華;譚滿(mǎn)志;郭英男;;氣門(mén)升程對(duì)汽油CAI燃燒及氣門(mén)定時(shí)區(qū)域影響[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2012年06期

5 郭建;蘇鐵熊;王軍;;發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣機(jī)構(gòu)的研究進(jìn)展[J];內(nèi)燃機(jī)與配件;2011年12期

6 賀建國(guó);樓狄明;;發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)凸輪配氣機(jī)構(gòu)技術(shù)的研究進(jìn)展[J];拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē);2011年01期

7 劉發(fā)發(fā);王云開(kāi);李華;高鋒軍;黃為均;郭英男;;電控液壓可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)性能及應(yīng)用[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2011年01期

8 趙振峰;張付軍;李國(guó)岫;;柔性調(diào)節(jié)無(wú)凸輪配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J];車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī);2010年06期

9 黃長(zhǎng)征;譚建平;;液壓系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào);2009年03期

10 公茂果;焦李成;楊咚咚;馬文萍;;進(jìn)化多目標(biāo)優(yōu)化算法研究[J];軟件學(xué)報(bào);2009年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 謝宗法;基于配氣凸輪驅(qū)動(dòng)的全可變液壓氣門(mén)機(jī)構(gòu)的研究[D];山東大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張健;基于能量回收的新型電控液壓可變氣門(mén)系統(tǒng)性能研究[D];湖南大學(xué);2016年

2 何豐碩;發(fā)動(dòng)機(jī)全可變配氣多參數(shù)優(yōu)化方法及耦合規(guī)律研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

3 孫常林;發(fā)動(dòng)機(jī)全可變液壓氣門(mén)機(jī)構(gòu)氣門(mén)運(yùn)動(dòng)特性仿真研究[D];山東大學(xué);2014年

4 王永帥;基于液壓驅(qū)動(dòng)氣門(mén)系統(tǒng)的柴油機(jī)性能研究[D];湖南大學(xué);2014年

5 李賓龍;柴油機(jī)全可變電液配氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)及性能仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

6 李智;VVT發(fā)動(dòng)機(jī)OCV閥及執(zhí)行器在線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 鐘博;變氣門(mén)升程對(duì)渦輪增壓缸內(nèi)直噴汽油機(jī)工作過(guò)程影響的模擬研究[D];天津大學(xué);2011年

8 張傳海;DA5系列汽油機(jī)性能模擬及試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2011年

9 秦磊;基于進(jìn)氣門(mén)早關(guān)的無(wú)節(jié)氣門(mén)汽油機(jī)泵氣損失的研究[D];山東大學(xué);2011年

10 豐平;基于柴油機(jī)燃油介質(zhì)的VVT系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2872441