某增压汽油机配气相位优化设计
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ ． ２ 原机 配气 相位 运动 学及 动力 学性 能分 析
利用 Ａ Ｖ Ｌ Ｅ Ｘ Ｃ Ｉ Ｔ Ｅ软件 建 立 原机 配 气 相位 的运
动 学 及 动 力 学 模 型 如 图 ２所 示 。经 过 模 拟 分 析 可
利用 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ软 件 建 立 发 动 机 的 仿 真 模 型 如图 １ 所示 ， 选 择 ３个 典 型 工 况 点 （ 表２ ） 对 模 型 进
根 据发 动 机 “ 高动力 ， 低油耗 ， 低排放 ” 的设 计 宗 旨， 近 年来 在汽 油机 上开 展 了一系 列研究 ， 提 高压 缩 比是最 直接 的优 化方 法 ¨ Ｉ ２ Ｊ 。为 了解 决 由于压 缩 比提 高所 带 来 的 “回火 、 爆震 ” 等 问题 ， 必 须 对 发 动
・
１ ０ ７・
安娜， 等： 某增压 汽 油机 配 气相 位优 化设 计 轮设计 方 法 ， 结 合 原 汽 油 机 配 气 机 构运 动 学 和 动 力 学 分析 结 果 ， 对 该 发 动 机 的 凸轮 型 线 进 行 了 优 化 。 在 优化 设计 中 ， 将 凸轮 型 线 各 段 函数 类 型 的选 取 和 明， 凸轮 型线优化 后进 排气 门的落 座力 、 落座 速 度 相 对 于原 机 较 低 ， 减 小 了气 门 与 气 门 座 之 间 的 冲击
现象。
加速度的设定 目标定为机构运行的平稳性和气 门升 程丰满系数 的合理 性 ， 以凸轮与挺柱 的最大接触应 力、 凸轮的最大允许跃度值 、 凸轮 的曲率半径 、 系数
Ｋ和 最 小弹簧 裕 度为 限制 条件 ， 经 过 多 次调 整 ， 最 终 得 到进排 气 凸轮优 化设 计 方案 。 由表 ４可 以看 出 ： （ １ ） 优化 后 的进排 系统 系数 Ｋ 均满 足 设计 推 荐 值 ； （ ２ ） 优 化 后 的 进 排 气 门 升程 的 丰满 系数稍 有 降低 ； （ ３ ） 优 化 后 的 最 大 跃 度 值 均 在 允许 的范 围 内 ， 且 比原 机 的跃度 小 ， 可减 小 冲击 和 噪 声； （ ４ ） 优 化 后 的进 排 气 凸 轮 与 挺 柱 的最 大 接 触 应 力 与原 凸轮相 比均 有 降 低 ， 并 低 于 材 料 的许 用 接触
配气机 构 的运 动学 和动力 学 特性 不仅 可 以降低 发 动
机 的研 发 费 用 ， 还 可 以节 省 人 力 物 力 ， 缩 短 研 发 周
１ 研 究 对 象
研究 对象 为 １ ． ６ Ｌ ４缸 涡 轮增 压 汽 油 机 。该 发
动机 的主要技 术指 标见 表 １ 。
本 文在 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ和 Ａ Ｖ Ｌ Ｅ Ｘ Ｃ Ｉ Ｔ Ｅ 的平 台上 ，
重 点研 究发 动机 在压缩 比提高 之后 的配气 相 位 的优
化问题 。从而确定既满足使 用性能要求 ， 又满足发
动 机运 转稳 定性 的合 理 的配气相 位 。
机的配气相位进行优化。利用数值模拟的方法优化
行验证 ， 试 验数 据及 误差 见 表 ３ 。
知， 原机 的进 排气 系统 的运 动学 及动 力学 特性 良好 。 优化 前后 的凸轮 型线性 能参 数见 表 ４ 。
试验值和计算值 的误差均在 ４ ％ 以下 ， 说 明此
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５—０ ３
基金项 目 ： 国家 ８ ６ ３项 目（ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ１ １ １ ７ ０ ３ ） ； 重庆 交通 大学研究生教育创新基金项 目（ ２ ０ １ ２ ０ １ ０ ２ ） 作者简介 ： 安娜（ １ ９ ８ ８一） ， 女， 河北石家庄人 ， 硕士 ， 研究 方向为代 用燃 料发动机技术。
和动力学 特性 ； 当气 门重叠角从 ５ ０ 。 Ｃ Ａ到 １ ０ 。 Ｃ Ａ依次减小 时 ， 发动机 的动力性 和经济性相 对于原机 有所提 高 ， 并 在
３ ０ 。 Ｃ Ａ气 门重叠角时达到最优 。 关键词 ： 增压汽油机 ；配气 相位 ； 一维模拟 ； 性能优化 中图分类 号 ： Ｕ ４ ６ ４ ． １ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ １ ０ ７— ０ ４
期， 并 对 发 动 机 的 性 能 优 化 起 到 积 极 的 指 导
作 用 一 。
表１ 发动机主要－ 陛能 参 数
注： 。 Ｃ Ａ 表示 发 动机 的 曲轴 转 角 。
２ 原 机 性 能 分 析
２ ． １ 发 动机 热 力学仿 真
模 型 的计算 精度 较 高 ， 可 以用 于后续 的模 拟计 算 。
配 气机 构模 拟 结果 表 明 ， 新设 计 的 ３种 凸 轮 型 线 满足 基本 使用 要求 。
４ 优化后 的增压汽油机性 能分析
第 １ ５卷 第 ５期
重庆科 技 学 院学报 （自然科 学 版 ）
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
某增 压 汽 油 机 配气 相位 优 化 设计
安 娜 斯 海 林 邵 毅 明 何 义 团 刘 斌
（ １ ． 重庆 交通 大学 交通运 输 学 院 ，重庆 ４ ０ ０ ０ ７ ４； ２ ． 长安 汽车股 份有 限公 司 ， 重庆 ４ ０ １ １ ２ ０ ）
摘 要： 针对增压汽 油机压缩 比提高后可能 出现 的“ 回火 、 爆 震” 问题 ， 利用 Ａ Ｖ Ｌ Ｅ Ｘ Ｃ Ｉ Ｔ Ｅ和 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ软wk.baidu.com 分别建
立发 动机的配气机构及整机仿真模型 。重新设计气 门重叠角较 小 （ ４ ０ 。 Ｃ Ａ、 ３ ０ 。 Ｃ Ａ、 １ ０ 。 Ｃ Ａ） 的气 门升程 曲线 ， 研 究新 的配气 相位对发动机性能的影响 。模拟结果表 明 ， 优 化后 的凸轮 型线在一 定程度 上改善 了原机 配气机 构的运 动学
利用 Ａ Ｖ Ｌ Ｅ Ｘ Ｃ Ｉ Ｔ Ｅ软件 建 立 原机 配 气 相位 的运
动 学 及 动 力 学 模 型 如 图 ２所 示 。经 过 模 拟 分 析 可
利用 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ软 件 建 立 发 动 机 的 仿 真 模 型 如图 １ 所示 ， 选 择 ３个 典 型 工 况 点 （ 表２ ） 对 模 型 进
根 据发 动 机 “ 高动力 ， 低油耗 ， 低排放 ” 的设 计 宗 旨， 近 年来 在汽 油机 上开 展 了一系 列研究 ， 提 高压 缩 比是最 直接 的优 化方 法 ¨ Ｉ ２ Ｊ 。为 了解 决 由于压 缩 比提 高所 带 来 的 “回火 、 爆震 ” 等 问题 ， 必 须 对 发 动
・
１ ０ ７・
安娜， 等： 某增压 汽 油机 配 气相 位优 化设 计 轮设计 方 法 ， 结 合 原 汽 油 机 配 气 机 构运 动 学 和 动 力 学 分析 结 果 ， 对 该 发 动 机 的 凸轮 型 线 进 行 了 优 化 。 在 优化 设计 中 ， 将 凸轮 型 线 各 段 函数 类 型 的选 取 和 明， 凸轮 型线优化 后进 排气 门的落 座力 、 落座 速 度 相 对 于原 机 较 低 ， 减 小 了气 门 与 气 门 座 之 间 的 冲击
现象。
加速度的设定 目标定为机构运行的平稳性和气 门升 程丰满系数 的合理 性 ， 以凸轮与挺柱 的最大接触应 力、 凸轮的最大允许跃度值 、 凸轮 的曲率半径 、 系数
Ｋ和 最 小弹簧 裕 度为 限制 条件 ， 经 过 多 次调 整 ， 最 终 得 到进排 气 凸轮优 化设 计 方案 。 由表 ４可 以看 出 ： （ １ ） 优化 后 的进排 系统 系数 Ｋ 均满 足 设计 推 荐 值 ； （ ２ ） 优 化 后 的 进 排 气 门 升程 的 丰满 系数稍 有 降低 ； （ ３ ） 优 化 后 的 最 大 跃 度 值 均 在 允许 的范 围 内 ， 且 比原 机 的跃度 小 ， 可减 小 冲击 和 噪 声； （ ４ ） 优 化 后 的进 排 气 凸 轮 与 挺 柱 的最 大 接 触 应 力 与原 凸轮相 比均 有 降 低 ， 并 低 于 材 料 的许 用 接触
配气机 构 的运 动学 和动力 学 特性 不仅 可 以降低 发 动
机 的研 发 费 用 ， 还 可 以节 省 人 力 物 力 ， 缩 短 研 发 周
１ 研 究 对 象
研究 对象 为 １ ． ６ Ｌ ４缸 涡 轮增 压 汽 油 机 。该 发
动机 的主要技 术指 标见 表 １ 。
本 文在 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ和 Ａ Ｖ Ｌ Ｅ Ｘ Ｃ Ｉ Ｔ Ｅ 的平 台上 ，
重 点研 究发 动机 在压缩 比提高 之后 的配气 相 位 的优
化问题 。从而确定既满足使 用性能要求 ， 又满足发
动 机运 转稳 定性 的合 理 的配气相 位 。
机的配气相位进行优化。利用数值模拟的方法优化
行验证 ， 试 验数 据及 误差 见 表 ３ 。
知， 原机 的进 排气 系统 的运 动学 及动 力学 特性 良好 。 优化 前后 的凸轮 型线性 能参 数见 表 ４ 。
试验值和计算值 的误差均在 ４ ％ 以下 ， 说 明此
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５—０ ３
基金项 目 ： 国家 ８ ６ ３项 目（ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ１ １ １ ７ ０ ３ ） ； 重庆 交通 大学研究生教育创新基金项 目（ ２ ０ １ ２ ０ １ ０ ２ ） 作者简介 ： 安娜（ １ ９ ８ ８一） ， 女， 河北石家庄人 ， 硕士 ， 研究 方向为代 用燃 料发动机技术。
和动力学 特性 ； 当气 门重叠角从 ５ ０ 。 Ｃ Ａ到 １ ０ 。 Ｃ Ａ依次减小 时 ， 发动机 的动力性 和经济性相 对于原机 有所提 高 ， 并 在
３ ０ 。 Ｃ Ａ气 门重叠角时达到最优 。 关键词 ： 增压汽油机 ；配气 相位 ； 一维模拟 ； 性能优化 中图分类 号 ： Ｕ ４ ６ ４ ． １ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ １ ０ ７— ０ ４
期， 并 对 发 动 机 的 性 能 优 化 起 到 积 极 的 指 导
作 用 一 。
表１ 发动机主要－ 陛能 参 数
注： 。 Ｃ Ａ 表示 发 动机 的 曲轴 转 角 。
２ 原 机 性 能 分 析
２ ． １ 发 动机 热 力学仿 真
模 型 的计算 精度 较 高 ， 可 以用 于后续 的模 拟计 算 。
配 气机 构模 拟 结果 表 明 ， 新设 计 的 ３种 凸 轮 型 线 满足 基本 使用 要求 。
４ 优化后 的增压汽油机性 能分析
第 １ ５卷 第 ５期
重庆科 技 学 院学报 （自然科 学 版 ）
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
某增 压 汽 油 机 配气 相位 优 化 设计
安 娜 斯 海 林 邵 毅 明 何 义 团 刘 斌
（ １ ． 重庆 交通 大学 交通运 输 学 院 ，重庆 ４ ０ ０ ０ ７ ４； ２ ． 长安 汽车股 份有 限公 司 ， 重庆 ４ ０ １ １ ２ ０ ）
摘 要： 针对增压汽 油机压缩 比提高后可能 出现 的“ 回火 、 爆 震” 问题 ， 利用 Ａ Ｖ Ｌ Ｅ Ｘ Ｃ Ｉ Ｔ Ｅ和 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ软wk.baidu.com 分别建
立发 动机的配气机构及整机仿真模型 。重新设计气 门重叠角较 小 （ ４ ０ 。 Ｃ Ａ、 ３ ０ 。 Ｃ Ａ、 １ ０ 。 Ｃ Ａ） 的气 门升程 曲线 ， 研 究新 的配气 相位对发动机性能的影响 。模拟结果表 明 ， 优 化后 的凸轮 型线在一 定程度 上改善 了原机 配气机 构的运 动学