摩托车发动机可变进气系统的研究

论文摘要

为提高发动机性能,进一步挖掘小型发动机的潜在能力,现在摩托车发动机也向多气门方向发展。但同时,发动机在高速大负荷与中低速小负荷下动力性差别的矛盾,燃油经济性与排放性能之间的矛盾也更为突出,这些问题仅靠增加或减少气门数量是无法有效解决的。然而中小型发动机也受价格和市场的影响,更加上布局狭小的尺寸等因素,也不同于许多汽车发动机的设计方案。本文以天津内燃机研究所为浙江星月集团有限公司新研发的4气门125ml排量发动机为基础来设计,要求在对发动机不作大改动、同时不降低最大功率和最大扭矩的条件下提高部分负荷下的发动机性能。根据这一要求及安装、加工和生产等一系列因素的考虑,通过反复方案研究和比较,选择了连续可变进气通道截面积这一方案。主要研究内容包括:利用一维模拟软件BOOST建立了125ml排量四气门改进型发动机工作过程的数值模拟模型,并对所建立的模型进行了验证;进行进气系统改造方案研究,采用只改变进气管道截面积为最优化性价比方案;性能模拟计算结果和样机的软件模拟与台架实验最终验证,发动机部份负荷特性在中低转速下,功率扭矩均有不同程度的提升,同时保证了高速性能没有降低。经过台架试验,验证了模拟计算结论。研究结果达到了设计的要求,并加之以理论分析,可以作为其他同类机型开发的一种模型,具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发动机可变进气系统研究现状及发展趋势
• 1.2.1 几种比较常见的可变进气系统
• 1.2.2 国外摩托车发动机可变进气系统研究现状
• 1.3 本文主要研究目的和工作内容
• 第二章 发动机工作过程模拟计算的方法概论
• 2.1 缸内过程
• 2.1.1 高压循环，基本方程
• 2.1.2 放热规律
• 2.1.3 传热模型
• 2.2 进气管中一维非定常流动计算模型
• 2.2.1 模型导出的条件
• 2.2.2 守恒方程
• 2.2.3 特征线法求解一维非定常流动
• 2.3 管端边界条件的处理
• 2.4 边界条件简化处理
• 2.4.1 空滤器模型
• 2.4.2 喷嘴（化油器）模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 模拟计算及可变进气系统设计方案分析
• 3.1 CFD 模拟计算简介
• 3.2 AVL BOOST 一维热动力学模拟分析软件介绍
• 3.3 基本模型建立
• 3.4 模拟分析计算
• 3.4.1 原机模型计算结果与实际测量对比
• 3.4.2 可变进气截面积模拟分析
• 3.5 可变进气系统方案研究
• 3.6 可变进气系统的结构设计
• 3.6.1 可变进气管的结构设计
• 3.6.2 发动机缸头的优化设计及其分析
• 3.7 修正参数后模拟计算结果
• 3.8 本章小结
• 第四章 实验验证及数据分析
• 4.1 实验总体安排
• 4.2 测试设备及仪器
• 4.3 发动机试验要求
• 4.4 试验数据分析
• 4.4.1 发动机机械损失试验
• 4.4.2 原发动机样机基本数据
• 4.4.3 化油器对发动机性能的影响
• 4.5 实验结果分析
• 4.5.1 外特性对比
• 4.5.2 部分负荷状态下速度特性对比
• 4.5.3 排放数据对比
• 4.6 本章小结
• 第五章 实验中存在的问题及今后工作展望
• 5.1 实验中存在的问题
• 5.2 智能化调整取代机械式调整
• 5.3 进一步设计计划和动力性、经济、排放指标预测
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢