高转速发动机电液可变气门实验系统设计与实验研究

论文摘要

随着能源危机和环境问题的日趋严重,世界各国对汽车发动机的动力及排放要求标准均越来越高,节能减排、高输出扭矩及高输出功率已经成为汽车发动机的发展目标。可变气门技术可以通过改变气门升程、开启相位和开启持续期实现对发动机工作特性的控制。实践表明,可变气门技术已经成为一项切实可行并得到广泛应用的汽车节能技术。本文主要介绍了对高转速(最大转速4000r/min)汽车发动机可变气门控制技术的研究,针对电液式可变气门控制原理,提出了基于电液控制技术的可变气门实验系统方案,并对实验系统进行设计。通过对试验系统的动静态工作特性的分析,得到系统具有实验压力范围变化大(最高12MPa)、瞬时释放流量大(45L/min左右)等特点。在此基础上,为高转速发动机电液可变气门实验系统设计高压大流量源、并对系统关键部件进行设计和选型。最后对电液可变气门系统的控制策略进行了实验研究。论文共有六章第一章为绪论,介绍了可变气门技术背景,以及可变气门技术的发展现状。阐明了课题的研究意义和论文的主要内容。第二章提出高转速发动机电液可变气门控制方案,研究对比了电液可变气门控制系统的特点,对电液可变气门实验系统的原理进行设计,并通过建模分析试验系统的动静态工作特性,以此为基础设计系统的参数指标;第三章设计电液可变气门实验系统的高压大流量源和实验测试系统,并对主要系统元件进行设计和选型;第四章对电液可变气门系统的负载特性进行分析,设计高速液压缸,对高速液压缸的受力、强度、压杆稳定、密封及效率等进行分析研究;为系统液压实验设计接口阀块;第五章搭建实验平台,选择高频电液控制阀和快速响应比例放大器,对可变气门系统进行试验研究,进行电液可变气门系统的典型控制实验,研究气门升程、正时和开启持续期等工作特性,验证系统的预期设计目标;第六章对课题研究结论进行总结,将研究中的不足进行详细分析,找到研究不足的原因,对下一步研究工作提出展望和预期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 可变气门技术背景
• 1.1.1 可变气门正时
• 1.1.2 可变气门升程
• 1.2 可变气门技术的国内外研究现状及趋势
• 1.2.1 凸轮驱动可变气门系统
• 1.2.2 无凸轮轴驱动的变气门系统
• 1.3 本课题的研究任务及意义
• 1.3.1 课题的研究意义
• 1.3.2 论文的主要内容
• 第2章 高转速发动机电液可变气门实验系统设计
• 2.1 高转速发动机电液可变气门控制方案研究
• 2.1.1 电液可变气门驱动方案
• 2.1.2 高转速发动机可变气门控制原理
• 2.2 电液可变气门实验系统的设计
• 2.2.1 电液控制系统的构成
• 2.2.2 实验系统原理
• 2.2.3 实验系统的功能
• 2.3 实验系统的工作特性
• 2.3.1 实验系统的静态工作特性
• 2.3.2 实验系统的动态特性分析
• 2.4 本章总结
• 第3章 高压大流量源的设计
• 3.1 大功率液压源
• 3.1.1 液压泵类型选择
• 3.1.2 泵的选型指标
• 3.2 电机的选型
• 3.3 液压油管及接头选用
• 3.4 滤油器的选用
• 3.5 压力调节阀的选型
• 3.6 油箱设计
• 3.7 测试系统设计
• 3.7.1 测试系统的构成
• 3.7.2 检测元件选型
• 3.8 本章总结
• 第4章 试验对象研究及接口阀板设计
• 4.1 高速液压缸
• 4.1.1 高速液压缸的负载力特性
• 4.1.2 液压缸结构方案
• 4.1.3 高速液压缸设计原则
• 4.1.4 结构强度计算和稳定校核
• 4.1.5 高速液压缸的密封特性
• 4.1.6 液压缸的效率
• 4.2 接口阀板的设计
• 4.2.1 阀板设计要点
• 4.2.2 高压大流量系统阀板流道
• 4.3 本章总结
• 第5章 电液可变气门系统试验研究
• 5.1 基于比例电磁阀的可变气门系统
• 5.1.1 高频比例减压阀
• 5.1.2 快速响应比例控制放大器
• 5.2 电液可变气门系统控制实验
• 5.2.1 可变气门升程实验
• 5.2.2 可变气门开启相位实验
• 5.2.3 可变气门开启持续期实验
• 5.3 本章总结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 工作内容及结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢