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汽车可变技术.docx

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汽车可变技术VCC (Variable Combustion Chamber)本文采用仿真技术和模拟试验的方法对可变燃烧室(VCC:VariableCombustion Chamber)活塞的动力学特性进行了研究。提出了新的VCC活塞的技术方案,优化改进了VCC活塞的结构;通过扩充模型库进一步完善了VCC活塞动力学仿真分析平台;分析了影响VCC活塞动力学特性的关键控制参数及其它们之间的相互关系;采用VCC活塞的动力学仿真和发动机性能仿真的耦合迭代计算预测了VCC活塞的动态响应特性:分析了VCC活塞的温度场和热变形对机构预紧力的影响。新的VCC活塞的技术方案和优化设计主要包括有:提出了连杆小端复位凸轮的设计,保证VCC机构能在一个循环内及时复位;完成了支撑盘和限位盘的型线优化设计,进一步提高了VCC活塞的动态响应:改进了VCC机构的预紧方式,能够在不同预紧力的情况下保持预紧位置不变;此外,优化后的VCC活塞的质量减轻和结构更简单。小结:VCC发动机在满负荷不同转速下的缸内压力均被VCC位移控制到接近于低压缩比原型机缸内压力,能够有效地防止爆燃和控制爆震,这说明VCC机构满足发动机不同转速工况对动态响应的要求。不同负荷下VCC机构的动态响应如下:在25%低负荷下VCC发动机的缸内压力与高压缩比发动机基本一致,VCC发动机以高压缩比运行;在50%的负荷下,VCC发动机的缸内压力比高压缩比发动机的稍低一些:在75%负荷下,VCC发动机的缸内压力介于低压缩比原型发动机和高压缩比原型发动机的缸内压力之间,避免了爆燃的同时也在一定程度上提高了缸内压力。在100%负荷下,VCC发动机的缸内压力与低压缩比原型机基本相同,能够有效控制高负荷工况时的气缸压力,防止爆燃和爆震。通过动力学仿真的方法能研究偏差因素对VCC活塞动力学性能的影响。此外VCC技术还能在一定程度上改善缸内压力不均匀性。算例表明:与原型机相比VCC发动机的缸内压力循环波动范围约降低了51%左右。VVT(Variable.Valve.Timing)VVT机构能够代替传统的固定配气相位机构,使配气动作优化,可以使发动机在整个工作转速和负荷范围下,提供合适的气门开启、关闭时刻,从而改善发动机进、排气性能,较好地解决高转速与低转速、大负荷与小负荷时的动力性、经济性和废气排放的矛盾。对于汽油机而言,应用VVT技术有以下优点:(1)改善怠速稳定性和低速平稳性;(2)提高发动机功率和扭矩;(3)扩大发动机转速范围;(4)降低部分负荷燃油消耗率;(5)改善废气排放。国外可变配气技术的发展历程三.VNT(Variable NozzleTurbocharge)由于在动力、节能和排放等方面的优势,柴油机已成为节能环保汽车的实现技术选择,随着全球车用动力“柴油化”趋势的形成,增压技术在柴油机上的应用愈加广泛。本文结合国家科技部“863”项目“长丰新一代桥车用高效环保柴油机研发,对可变喷嘴增压器与柴油机的匹配及其控制展开研究,以解决常规涡轮增压柴油机存在低速转矩不足、部分负荷经济性差以及瞬态响应迟缓等问题。本文建立了涡轮增压柴油机各物理子系统工作过程的数学模型,在此基础上,利用GT-Power--维仿真软件,建立D01柴油机仿真计算模型,并与试验数据进行对比,验证该模型的准确性。利用仿真计算模型,开展了VNT与D01柴油机的匹配仿真研究,确定了全工况下,可变喷嘴环的最佳开度以及相应的最佳增压压力。根据仿真计算结果,分析了喷嘴环开度对发动机动力性与经济性的影响,并确定了最佳喷嘴环开度随发动机转速及负荷的变化规律。在对VNT与发动机的匹配结果进行深入分析的基础上,确定了VNT在各工况下的控制策略:稳态采用增压压力反馈PID控制;瞬态典型工况采用叶片位置式控制;怠速工况通过水温判断来确定喷嘴开度的大小。在此基础上对控制算法进行了研究,并利用Simulink建立了VNT控制系统模型。在此基础上,进行了控制系统执行部件选型研究。利用dSPACE平台,搭建了硬件在环系统,将执行机构与控制模型连接,对VNT进行了位置式反馈控制,实现软硬件联合调试。结果表明,系统误差较小,响应迅速,达到了控制要求。在不同的转速工况下,总有一最佳的喷油定时和喷油压力[20]。传统的高压油泵供油系统,燃油压力大小受发动机转速控制,为改变供油提前角以适应不同的转速,一般是在发动机上安装供油角度提前器,但该提前器受发动机转速控制,改变的角度有限,不能实现全工况的喷油定时优化。传统的喷油泵系统的喷射压力与发动机转速关系很大,因而在低速时喷射压力较低。现代先进的电控高压共轨燃油系统可以对喷油定时、喷油持续期、喷油压力、喷油规律进行柔性调节,该系统的采用可以使柴油机的经济性、动力性和排放性能都有进一步的提高[21]。四.可变进气系统 可变进气系统是利

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