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应用电磁驱动配气机构提高发动机性能研究
| 论文题名： | 应用电磁驱动配气机构提高发动机性能研究 |
| 关键词： | 车用发动机;电磁驱动配气机构;负荷工况;工作模式;EGR技术;遗传算法 |
| 摘要： | 作者所在课题组研制的动圈式电磁驱动配气机构能够实现根据发动机工况对每一气门的运动规律进行独立、连续可变、实时地调节，从而显著地改善发动机的动力性、经济性和环保性，是实现汽车行业可持续发展的有效手段之一。但在将该新型配气机构应用于发动机前，仍存在着在空间有限的发动机缸盖上安装困难、最优气门运动模式仍未确定以及发动机部分工况下有待研究的基于电磁驱动配气机构的特有技术方案等急需解决的问题。因此，为了深入研究上述问题，论文开展了以下主要研究工作: (1)完成了电磁驱动配气机构的性能测试工作，结果表明，该配气机构的过渡时间为4ms，气门的最大升程为8mm。利用三维建模软件研究了电磁驱动配气机构安装过程出现的结构上干涉等问题，并对首轮样机方案进行了改进，改进后的最终配气机构方案可以解决安装过程所存在的相关问题。为电磁驱动配气机构进一步在多缸发动机上的装机试验打下了良好的基础。 (2)建立了发动机工作过程数值仿真模型。分析了Fractal准维燃烧模型所推荐的残余废气系数对层流火焰传播速度影响参数的不足之处，并结合相关理论公式对该参数进行了修正。通过试验数据验证了模型的可靠性，并介绍了建立电磁驱动配气机构发动机模型时气门运动曲线的处理方法。 (3)提出并确定了基于电磁驱动配气机构的单进气门二次开启内部EGR技术方案。明确了进气门早关技术具有解决内部EGR所存在的废气冷却困难的优势。研究结果表明，在车用发动机工作的中低转速、部分负荷的典型工况下，该内部EGR技术方案能够使发动机NOx排放以及经济性均得到明显地改善。 (4)对不同工况下的单个电磁驱动进气门的功耗进行了分析研究，比较了基于电磁驱动配气机构单进气门和双进气门工作模式下发动机泵气损失的变化规律，并最终确定了单进气门工作模式对发动机经济性的影响程度。通过CFD数值计算方法研究比较了单进气门和双进气门工作模式下整个进气过程工质运动速度和强度的变化情况，结果表明，与双进气门工作模式相比较，单进气门模式对于提高工质运动速度和强度具有较大优势，并最终提出了在保证发动机不同气门工作模式满负荷充气效率的前提下优先选择单进气门工作模式的结论。 (5)建立了基于遗传算法的优化平台。在此基础上，研究了不同的排气门曲线下（凸轮驱动），单独优化电磁驱动进气门后发动机相关性能的变化情况，并确定了合适的排气门曲线。确定了单/双进气门工作模式的切换工况线。绘制了发动机不同负荷工况下电磁驱动配气机构最优进气门关闭角的MAP图。 |
| 作者： | 孙宾宾 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 常思勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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