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小排量增压发动机配气机构设计

杨大成  
【摘要】:配气机构是发动机的核心部件,其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性、经济性、环保性及工作的可靠性。本文对国内外发动机配气机构的发展现状和发展趋势进行了研究,运用配气机构设计的基本理论,以一款1.5升自然吸气发动机为参考,设计一款1.5升增压发动机。 首先根据发动机的工作环境和性能要求,结合顶置式配气机构的机构简单和配气相位准确的特点,本设计增压发动机采用了顶置式配气机构。采用缓冲段等速-等加速型,工作段高次方多项式型型线。 整个配气机构是由凸轮驱动的,配气机构的性能在很大程度上取决于配气凸轮的形状。本文在深入研究内燃机配气机构凸轮型线设计理论的基础上,提出以自然吸气发动机凸轮型线为参考,设计出增压发动机、带vvt结构的凸轮型线的设计方法。利用计算机科学计算软件matlab进行数学建模,利用发动机一维性能模拟软件GT-POWER进行整机性能模拟建模,为后续设计打下基础。 本文首先对参考样机进行测绘,对测绘的原始数据进行分析,进而提出目标发动机的设计参数,根据这些参数计算得出凸轮型线方程,即为初版型线。然后将初版型线带入到整机GT-POWER模型中进行性能模拟,通过调整升程系数优化充气效率和功率、扭矩,进一步提出优化方向,得到优化后的参数。根据优化参数计算得出优化后的型线,将优化后的型线制作一批样件,安装到实体发动机上进行台架性能试验。试验证明,优化后的型线满足性能要求,最终确定型线方案。 最后,本文对配气机构其他零部件的设计进行详细的介绍,针对增压发动机与自然吸气发动机间的不同,重点对气门和气门弹簧等零件进行的优化。


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