四缸增壓中冷柴油機配氣機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與試驗研究.pdf

1、配氣機構(gòu)是發(fā)動機主要機構(gòu)之一，其設(shè)計是否合理與發(fā)動機的經(jīng)濟性、可靠性以及排放性等性能有著密切聯(lián)系。隨著現(xiàn)代化發(fā)動機向低排放、低油耗、高速化方向發(fā)展，對發(fā)動機的性能提出了更高的要求，要求發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速下能夠可靠、平穩(wěn)地運行，因此，對發(fā)動機配氣機構(gòu)的要求也越來越高。配氣凸輪型線的設(shè)計是配氣機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中至為關(guān)鍵的部分，在確定了整個機構(gòu)參數(shù)后，最為重要的是根據(jù)發(fā)動機的性能和用途，合理地選擇凸輪型線類型和凸輪參數(shù)。
　　本文以某四缸增壓中

2、冷柴油機配氣機構(gòu)為研究對象，通過模擬計算和試驗研究來優(yōu)化改進發(fā)動機配氣機構(gòu)。首先，采用進氣系統(tǒng)模擬軟件，建立原機配氣機構(gòu)運動學(xué)和動力學(xué)模型，對原機配氣機構(gòu)凸輪型線進行了計算分析，結(jié)果表明原機配氣機構(gòu)在運動學(xué)計算中進氣門加速度曲線躍度較大;在動力學(xué)計算中，進氣門在開啟和關(guān)閉瞬間加速度存在較大波動，以及進氣門落座時落座力較大，易導(dǎo)致氣門落座瞬間有明顯振動、氣門長時間工作造成反跳及氣門座磨損。針對原配氣機構(gòu)存在的問題，結(jié)合發(fā)動機性能匹配的要求

3、，運用多項動力凸輪設(shè)計方法為原柴油機重新設(shè)計了進氣凸輪型線。
　　其次，利用Boost軟件建立原柴油機整機工作過程模型，并通過試驗驗證了模型的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上，對原機配氣相位進行優(yōu)化計算，分析了進氣遲閉角、排氣提前角以及氣門重疊角對柴油機性能的影響，總結(jié)了在各個工況下柴油機經(jīng)濟性、動力性等隨配氣相位的變化規(guī)律，確定了該機最佳配氣相位。計算結(jié)果顯示，在各個工況下，采用優(yōu)化后凸輪型線和配氣相位的柴油機在燃油經(jīng)濟性無大幅度變化前提下，

4、有效降低了柴油機泵氣損失，提高了柴油機充氣效率和動力性能。
　　最后，對優(yōu)化后的型線凸輪進行了樣件加工，將試驗樣機原凸輪更換為優(yōu)化后凸輪，進行凸輪優(yōu)化前后柴油機臺架性能試驗對比。結(jié)果表明，凸輪優(yōu)化后柴油機性能在低轉(zhuǎn)速工況下較原機相差不大，然而在中高轉(zhuǎn)速工況下功率最大提高1.8％，有效燃油消耗率最大降低4 g/(kW·h)，充氣效率最大提高3-5％，煙度最大下降0.2 BSU，氮氧化物比排放量最大下降2.8 g/(kW·h)，渦后排