高壓縮比HCNG發(fā)動機配氣機構優(yōu)化設計與仿真研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、能源和環(huán)保是當今世界發(fā)展的兩大主題。在世界各國積極開發(fā)的替代燃料中,天然氣摻氫(HCNG)燃料是較理想的替代燃料之一。然而隨著壓縮比的提高,進氣道噴射式火花點火HCNG發(fā)動機易出現(xiàn)回火異常燃燒現(xiàn)象。配氣機構是發(fā)動機的重要組成部分,其設計合理與否直接影響到發(fā)動機的進、排氣性能,進而影響到發(fā)動機的整機性能。本文通過優(yōu)化配氣機構,合理選擇配氣相位并優(yōu)化凸輪型線,以解決高壓縮比HCNG發(fā)動機的回火問題。
  本文通過應用GT-VTRAIN

2、軟件,建立了本課題中HCNG發(fā)動機配氣機構的運動學和動力學模型,并對原機凸輪型線進行了運動學和動力學的計算與分析。在原機配氣凸輪仿真的基礎上,針對本文研究目的,重新設計了凸輪軸,優(yōu)化了配氣相位和凸輪型線;并利用AVL BOOST軟件建立了發(fā)動機整機模型,對新型線的整機性能進行了模擬計算,從中選取了一組能達到本文優(yōu)化目的的型線設計方案。
  基于GT-VTRAIN軟件建立HCNG發(fā)動機配氣機構的運動學和動力學模型,并對原機凸輪型線進

3、行了運動學和動力學仿真,計算結(jié)果表明,原機配氣機構在凸輪桃尖區(qū)域存在兩處異常突變點,尤其是排氣凸輪;原機配氣機構的進、排氣門亦存在輕微反跳現(xiàn)象。
  結(jié)合原機配氣凸輪的計算結(jié)果,針對本文凸輪型線的優(yōu)化目的,重新調(diào)整了配氣相位,并利用組合多項式函數(shù)重新設計了凸輪型線,得到氣門重疊角分別為10°CA、0°CA、-10°CA、-30°CA、-50°CA、-70°CA的六條凸輪型線;對優(yōu)化后的型線進行了運動學和動力學校核,從氣門升程、速度

4、、加速度、躍度、凸輪與挺柱的接觸應力和潤滑效果、氣門落座時是否出現(xiàn)反跳、氣門彈簧是否出現(xiàn)并圈等多方面進行了評估,計算結(jié)果表明,新型線并未出現(xiàn)凸輪飛脫、氣門反跳、氣門彈簧并圈、氣門與活塞相碰等現(xiàn)象。
  利用AVL BOOST軟件建立HCNG發(fā)動機的整機計算模型,對新型線的整機性能進行了模擬,計算結(jié)果表明,隨著氣門重疊角的減小,發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)矩減小,有效燃料消耗率上升;隨著壓縮比的提高,發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)矩增大,有效燃料消耗率降低;

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