四缸增壓中冷柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)主要機(jī)構(gòu)之一，其設(shè)計(jì)是否合理與發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)向低排放、低油耗、高速化方向發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提出了更高的要求，要求發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下能夠可靠、平穩(wěn)地運(yùn)行，因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的要求也越來(lái)越高。配氣凸輪型線的設(shè)計(jì)是配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中至為關(guān)鍵的部分，在確定了整個(gè)機(jī)構(gòu)參數(shù)后，最為重要的是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)配氣機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，通過(guò)模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究來(lái)優(yōu)化改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。首先，采用進(jìn)氣系統(tǒng)模擬軟件，建立原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)凸輪型線進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明原機(jī)配氣機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算中進(jìn)氣門(mén)加速度曲線躍度較大;在動(dòng)力學(xué)計(jì)算中，進(jìn)氣門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉瞬間加速度存在較大波動(dòng)，以及進(jìn)氣門(mén)落座時(shí)落座力較大，易導(dǎo)致氣門(mén)落座瞬間有明顯振動(dòng)、氣門(mén)長(zhǎng)時(shí)間工作造成反跳及氣門(mén)座磨損。針對(duì)原配氣機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)性能匹配的要求

3、，運(yùn)用多項(xiàng)動(dòng)力凸輪設(shè)計(jì)方法為原柴油機(jī)重新設(shè)計(jì)了進(jìn)氣凸輪型線。
　　其次，利用Boost軟件建立原柴油機(jī)整機(jī)工作過(guò)程模型，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上，對(duì)原機(jī)配氣相位進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，分析了進(jìn)氣遲閉角、排氣提前角以及氣門(mén)重疊角對(duì)柴油機(jī)性能的影響，總結(jié)了在各個(gè)工況下柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性等隨配氣相位的變化規(guī)律，確定了該機(jī)最佳配氣相位。計(jì)算結(jié)果顯示，在各個(gè)工況下，采用優(yōu)化后凸輪型線和配氣相位的柴油機(jī)在燃油經(jīng)濟(jì)性無(wú)大幅度變化前提下，

4、有效降低了柴油機(jī)泵氣損失，提高了柴油機(jī)充氣效率和動(dòng)力性能。
　　最后，對(duì)優(yōu)化后的型線凸輪進(jìn)行了樣件加工，將試驗(yàn)樣機(jī)原凸輪更換為優(yōu)化后凸輪，進(jìn)行凸輪優(yōu)化前后柴油機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)對(duì)比。結(jié)果表明，凸輪優(yōu)化后柴油機(jī)性能在低轉(zhuǎn)速工況下較原機(jī)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