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高压缩比HCNG发动机配气机构优化设计与仿真研究
| 论文题名： | 高压缩比HCNG发动机配气机构优化设计与仿真研究 |
| 关键词： | 高压缩比;天然气掺氢燃料;HCNG发动机;配气机构;优化设计 |
| 摘要： | 能源和环保是当今世界发展的两大主题。在世界各国积极开发的替代燃料中，天然气掺氢(HCNG)燃料是较理想的替代燃料之一。然而随着压缩比的提高，进气道喷射式火花点火HCNG发动机易出现回火异常燃烧现象。配气机构是发动机的重要组成部分，其设计合理与否直接影响到发动机的进、排气性能，进而影响到发动机的整机性能。本文通过优化配气机构，合理选择配气相位并优化凸轮型线，以解决高压缩比HCNG发动机的回火问题。 本文通过应用GT-VTRAIN软件，建立了本课题中HCNG发动机配气机构的运动学和动力学模型，并对原机凸轮型线进行了运动学和动力学的计算与分析。在原机配气凸轮仿真的基础上，针对本文研究目的，重新设计了凸轮轴，优化了配气相位和凸轮型线;并利用AVL BOOST软件建立了发动机整机模型，对新型线的整机性能进行了模拟计算，从中选取了一组能达到本文优化目的的型线设计方案。 基于GT-VTRAIN软件建立HCNG发动机配气机构的运动学和动力学模型，并对原机凸轮型线进行了运动学和动力学仿真，计算结果表明，原机配气机构在凸轮桃尖区域存在两处异常突变点，尤其是排气凸轮;原机配气机构的进、排气门亦存在轻微反跳现象。 结合原机配气凸轮的计算结果，针对本文凸轮型线的优化目的，重新调整了配气相位，并利用组合多项式函数重新设计了凸轮型线，得到气门重叠角分别为10°CA、0°CA、-10°CA、-30°CA、-50°CA、-70°CA的六条凸轮型线;对优化后的型线进行了运动学和动力学校核，从气门升程、速度、加速度、跃度、凸轮与挺柱的接触应力和润滑效果、气门落座时是否出现反跳、气门弹簧是否出现并圈等多方面进行了评估，计算结果表明，新型线并未出现凸轮飞脱、气门反跳、气门弹簧并圈、气门与活塞相碰等现象。 利用AVL BOOST软件建立HCNG发动机的整机计算模型，对新型线的整机性能进行了模拟，计算结果表明，随着气门重叠角的减小，发动机的功率和转矩减小，有效燃料消耗率上升;随着压缩比的提高，发动机的功率和转矩增大，有效燃料消耗率降低;综合比较各型线的性能指标，从中选取了一组最优的型线设计方案。 |
| 作者： | 苏志凯 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 何义团 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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