文档介绍：天津大学
硕士学位论文
配气机构优化设计与仿真
姓名:王永升
申请学位级别:硕士
专业:动力机械与工程
指导教师:林建生
20070101
摘要关键词:配气机构凸轮设计模拟仿真配气机构作为内燃机的重要组成部分,其设计合理与否直接关系到内燃机的动力功能,经济性能,排放性能及工作的可靠性,耐久性。随着内燃机高功率,高速化,人们对其性能指标的要求越来越高,要求在高速运行的条件下仍能够平稳,可靠地工作,因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分,配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。本文对一台汽油机的进气凸轮进行了优化。首先对原机的凸轮进行了分析,并优化设计出了三条新的凸轮型线,而且对他们进行了动力学计算,仿真结果表明所设计的型线没有飞脱等现象,符合动力学要求;通过对原机进行了模拟仿真,对发动机的性能进行了模拟,对优化设计的新型线也进行了模拟仿真,对每条型线进气提前角和各工况的点火提前角进行了优化,找到它们的最佳点火提前角和进气提前角,计算了它们的速度特性和负荷特性,与原机进行了比较,从而选出了最优的新型线;最后本文进行了原机的实验,验证所建立的模型的正确性。
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,内燃机设计理论和方法有了很大的发展:零件的强度设计计算,已经从材料力学公式计算发展为有限元分析;从静态设计发展到动态设计;从可行性设计发展到优化设计;从安全系数设计发展到可靠性设计和有限寿命设计;从人工设计和经验设计发展为计算机辅助设计:从局部方法设计发展为系统工程设计;从陈旧的外形设计发展为工业艺术设计。设计理论和设计方法的进展,将对我国内燃机产品发展产生重大影响。配气机构是内燃机的重要组成部分。一台内燃机的经济性能是否优越,工作是否可靠,噪音与振动能否控制在较低的限度内,常常与配气机构的设计是否合理有密切关系。特别是某些高速、大功率内燃机,人们对其性能指标要求较高。配气机构的任务是保证气门在规定时刻开启和关闭,开启时气流应通畅,关闭时应该能够封住缸内高压气体。当内燃机高速旋转时,上述动作是以很高的频率反复进行的,在此情况下机构应能长期可靠的工作。现代内燃机上,绝大多数采用气门式配气机构,这种机构比较简单,工作比较可靠。众所周知,影响发动机性能的因素有很多,其中最主要的因素之一是进排气门的流通面积。当发动机排量一定时,要提高其功率和扭矩,降低油耗,必须使其在极短的时间内,迅速吸入尽可能多的可燃混合气,提高燃烧效率,并迅速将燃烧后的废气排出。由此可见,在关键在于气门的流通面积。增大气门的直径或气门个数,无疑起到这种作用。进排气性能的好坏取决于气门的流通面积,简单的说,就是气门头圆周长与气门升程规律,让气门尽快的开启和全开,使进排气流更加畅通。不过,气门升程及其规律的改变可能受到发动机结构的限制,并给配气机构带来较大的惯性负荷,影响发动机的高速性能。为此,往往增加气门数目来满足功率,扭矩的需要。传统发动机往往一个气缸只有銎牛执冉姆⒍淦乖黾恿似个数:气门数上有三气门式个进气门和雠牌、四气门式个进气门和雠牌和五气门式个进气门、雠牌。由于环境保护和人类可持续发展的要求,低能耗和低污染已成为车用发动机
本文主要工作的发展目标。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。在各种现代技术手段中,可变配气相位技术已成为新技术发展方向之一。传统式发动机其凸轮配气相位是通过各种不同配气相位的试验,从中选取某一固定配气相位兼顾各种工况,是发动机性能的一种折衷方案,因而不可能在各种情况下达到最佳性能。提供合适的气门开启、关闭时刻或升程,从而改善发动机进、排气性能,较好的满足高转速和低转速、大负荷和小负荷时的动力性、经济性、废气排放的要求。可变配气相位技术可广泛应用在汽油机以及柴油机上,特别是双凸轮轴的多气门发动机上。可变配气相位在汽油机上应用,可