李文跃[1]2012年在《可变冲程式发动机性能仿真研究》文中研究说明可变冲程式发动机融合了二冲程与四冲程两种工作模式，能够根据工况变化进行工作模式切换，可有效提高发动机的负荷率，为发动机小型化、轻量化设计提供了新思路。配气相位作为发动机重要的技术参数，直接影响发动机的充气效率；合理组织配气相位能够保证发动机进气充分、排气彻底、降低换气损失，由于本文研究的可变冲程式发动机需重新设计二冲程配气凸轮，因此，配气相位研究对可变冲程式发动机有着重要意义。本课题是可变冲程式发动机研究的子课题，主要进行不同工作模式下发动机配气相位的优化及性能仿真，为可变冲程式发动机切换策略的制定提供技术支持。本文以本田CB125发动机为研究对象，使用BOOST软件建立了该发动机的四冲程仿真模型，并通过台架实验验证了模型的准确性。在分析现有配气相位优化方法的基础上，以提高发动机动力性为目的，采用坎贝尔图对四冲程工作模式进行了配气相位优化，达到了预期目的。结合本文的分析需求，提出了全新的发动机性能综合评价指标——复合评价系数，阐述了该指标的物理意义及无量纲方法，并分别使用层次分析法和模糊物元法分析了排气口高度问题，二者分析结果与复合评价系数结果一致，验证了复合评价系数的有效性；最终利用坎贝尔图结合复合评价系数最大化原则确定了“顶进侧排”二冲程模式排气口的横截面形状、位置、尺寸参数及最佳配气相位。
邸立明[2]2013年在《可变负荷率往复式内燃机设计理论与关键技术研究》文中认为各种技术的融合与协作逐渐成为车用往复式内燃机(简称发动机)发展的必然趋势。若能利用先进发动机技术，根据具体工况动态调节发动机的负荷率，使其一直处于最佳负荷率区间，则有望实现全转速各工况综合性能的提升。世界着名汽车公司基于变负荷率理念，已分别研制出具备可变压缩比、可变排量与可变循环等技术特征的发动机，并得到业界和市场的一致认可，但国内对相关技术的研究几乎处于空白，所以此方面研究具有实际意义和广阔前景。本文设计出一种兼具二冲程和四冲程两种机型工作循环的发动机平台，主要对其工作原理、设计理论、参数优化及可行性试验验证等方面进行了研究，为设计具有自主知识产权的先进车用发动机及其实用化奠定理论和试验基础。主要研究内容如下：提出一种能同时具备可变配气、可变排量、可变压缩比、可变循环与HCCI燃烧等技术的可变负荷率发动机(Variable Load Rate Engine, VLRE)，应用热力循环理论，分析了不同工作循环模式、可变压缩比与可变排量的工作原理，并确定出最佳模式切换时机为压缩上止点附近区域。分别基于发动机循环功频和有效压缩比概念，分析了VLRE循环功频多样性和其可变压缩比与可变排量技术相互依存的特点。依据二冲程发动机换气理论，确定了VLRE二冲程模式(VLRE-T)顶进-侧排的换气方案。最后分析了VLRE研发的可行性优势。依据原型机Honda WH125-6构建了VLRE四冲程模式(VLRE-F)性能仿真模型，采用正交试验仿真得出了最大扭矩转速的最佳配气相位。仅利用七个发动机参数，建立了完整的二冲程机气口参数与配气相位程序化封闭求解数学模型，在初步确定VLRE缸侧排气口参数及VLRE-T模式设计最大功率转速配气相位后，利用VLRE-T模式性能仿真模型，优化了缸侧排气口及配气相位参数。基于VLRE各配气凸轮的不同驱动功能，依据双质量当量模型和凸轮阀系设计理论，利用Excite_TD搭建了VLRE配气机构运动学和动力学模型。在凸轮廓线优化设计过程中，为提高计算参量的获取与调整效率，编写了凸轮参数计算与指标检验程序。基于配气机构运动学和动力学模型，优化设计出了VLRE各配气凸轮廓线。提出了VLRE可变配气机构的总体设计方案，分析了其中可变配气凸轮廓线机构的结构特征与工作原理。利用数值转化建模方法，设计出了VLRE-T进气双峰凸轮廓线。基于VLRE的配气相位，研究了复合凸轮各凸峰相对位置的确定方法，并对模式切换过程的复合凸轮进行了驱动力分析。通过构建可变配气凸轮廓线机构叁维虚拟样机，进行机构多体动力学分析，进一步验证了凸轮廓线设计的正确性与合理性。基于VLRE凸轮轴驱动机构功能需求，提出利用双排行星轮系架构实现相位与速比同时可变的驱动机构方案。为快速辨识不同构型并从中优选合理的VLRE凸轮轴驱动机构方案，以功能实现为目标，采用粗糙集理论和聚类分析法进行机构方案的型综合与分类研究，确定出一类符合VLRE应用需求的机构方案。为实现全转速综合性能最佳的VLRE设计参数优化，提出并构建了复合性能系数。复合性能系数的构造特点及引入的额定值无量纲法，决定了其参数权重和无量纲化结果对评价效果无本质影响，并通过考题与模糊物元法验证了其合理性。与传统发动机综合性能评价方法相比，该方法计算高效且能实现发动机不同机型或不同模式全转速综合性能的评价与比较。基于复合性能系数坎贝尔图，优化了全转速下VLRE-T模式的配气相位，确定了VLRE缸侧排气口的形状、尺寸及位置参数。依据复合性能系数与负荷率最优原则，分别制定了VLRE“综合性能模式”与“经济模式”两种工作模式切换策略。搭建了VLRE台架试验平台，根据原型机的具体结构与布置特征，设计了VLRE配气凸轮机构试验方案，确定了缸侧排气口加工位置与增压器驱动方案，基于实践找到了一种快速调校VLRE-T模式配气正时的方法，并设计出具备排气缓冲功能的排气管路系统，解决了小排量发动机台架试验因管路过长导致的排气背压过高问题。最后完成了对WH125-6、VLRE-F模式和VLRE-T模式的台架试验，试验测试数据的分析结果，论证了VLRE设计思想的可行性。
王亚强[3]2017年在《基于复合性能的小型汽油机电控系统设计与仿真》文中提出发动机电控技术可以提高发动机动力性,改善其燃油经济性和排放性。被广泛运用于各种发动机上,但针对小排量汽油机的电控系统应用比较少,同时发动机的综合性能测评与控制方案目前尚缺乏。本文以样机WH125-6作为研究对象,依据电控执行器及传感器工作特性和发动机工作控制要求,开发小型汽油机电控单元,并且依据台架试验对发动机综合性能评价指标进行仿真验证。针对小型汽油机的工作特点,设计发动机的硬件电路和软件程序。通过选取成熟的电路结构,采用仿真测试与实际电路测试相结合的方式,确定元器件的选型与大小,保证实现信号采集及信号驱动功能,绘制PCB板并焊接后,进行集成测试;另外在软件方面,主要采用可视化编程模式实现底层配置,并根据传感器和执行器特性曲线设计信号采集、工况判断、MAP查询、喷油点火控制及安全保护等子任务。通过采用发动机模拟器搭建测试平台,将程序烧录控制面板,校核软件程序,同时验证了模拟信号的正常采集及喷油点火指令的正常输出,表明所设计的电控系统能够满足控制要求。本文构建了GT-Power与Simulink联合仿真控制平台,并以电控台架试验数据为依据搭建综合性能评价指标闭环控制策略。采用GT软件搭建的一维发动机模型以及在MATLAB/Simulink软件中建立喷油、点火及负载控制子模块,通过联合仿真技术,分别从稳态和瞬态工况对平台进行试验比对,验证平台的合理性及控制效果;以台架试验计算获取综合性能指标为目标值,仿真数据所得为实际值,进行闭环的喷油量修正,仿真研究结果表明可以依据指定目标综合性指标来实现发动机整体性能的改变,但其在稳态工况控制效果比较明显。
邓义斌[4]2011年在《基于冷却液温度MAP的天然气发动机电控冷却系统研究》文中研究指明冷却系统是发动机的重要组成部分,对发动机的动力性、经济性和可靠性有较大影响。现代发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的升功率,强化程度越来越高,对冷却系统的要求也越来越高。电子控制技术的应用提高了发动机的整体性能,有利于节约能源和保护环境。随着环保政策、能源政策限制力度的加大,发动机的电子控制正在快速地向电气化、智能化方向推进,冷却系统也正由传统机械式向电控方向发展。因此,开展发动机电控冷却系统的优化控制研究具有重要的理论意义,为电控冷却系统实际应用打下基础。本文以EQRN375型液化天然气发动机为研究对象,进行基于冷却液温度的LNG发动机综合性能优化设计；开展了不同冷却液温度对发动机性能影响的试验研究,从60℃到90℃选取四个温度水平进行发动机全工况性能试验,通过优化设计获得该型发动机的最佳冷却液温度MAP,以此作为发动机电控冷却系统的控制依据；根据发动机冷却系统的结构及工作过程,运用集总参数法建立发动机冷却系统的数学模型；设计了取消节温器、水泵风扇分别电控化的电控冷却系统型式；分别运用机械驱动式冷却系统模型和电控冷却系统模型,对一台发动机的起动过程进行仿真计算,与Flowmaster仿真结果进行对比,并进行暖车试验验证。搭建发动机电控冷却系统试验装置；由于发动机电控冷却系统数学模型的非线性,运用反馈线性化方法将其线性处理；进行基于冷却系统数学模型的两输入两输出控制系统仿真和试验研究；考虑到模糊控制技术不依赖于被控对象的精确数学模型,能够克服非线性因素的影响,分别设计了基本模糊控制器和变论域模糊控制器,进行发动机冷却液温度模糊控制试验研究。提出传热稳态时发动机电控冷却系统的总体能耗优化设计的可行性,然后以换热器热计算方法作为手段,对电控冷却系统进行能耗优化设计和试验；通过发动机热平衡试验比较了机械驱动式冷却系统、带电控硅油离合器风扇冷却系统和电控冷却系统对发动机性能影响的差异,结果表明配备电控冷却系统的发动机经济性最好,配备机械冷却系统的发动机经济性最差。
吴克刚, 钟益斌[5]2004年在《发动机综合性能仿真系统》文中认为应用计算机仿真技术,研究了发动机的稳态性能和动态性能。在发动机耗能装置二元模型基础上,构建了发动机测功器试验系统模型,在试验台上利用测功器模拟汽车的道路阻力和空气阻力,利用惯性飞轮组的转动惯量模拟汽车的惯性阻力。设计开发了发动机性能仿真软件,该软件可对由试验台或模拟计算得到的发动机工况数据进行曲线拟合、性能仿真及特性曲线绘制。仿真结果表明,该软件可以准确地仿真发动机的稳态性能和动态性能。
孙皓奇[6]2017年在《基于汽油机复合性能系数的测控系统研究》文中研究说明汽车作为生活水平的表现之一,其性能受到了人们广泛关注。而发动机作为汽车的主要动力来源,其综合性能的评价与提高一直都是发动机研发的重点。如何利用高效合理的单指标量化车用往复式发动机的综合性能一直都是发动机领域的一个难题,因为评价发动机综合性能需要考虑多方面性能指标,而这些指标既相互独立又相互影响,构成了一套复杂的统计学系统。所以对一种全新的发动机综合性能评价方法的验证工作是具有实际意义的。本论文旨在利用计算机仿真模拟技术以及发动机台架试验两种方式来验证一种全新的发动机综合性能评价方法,该评价方法建立了一种发动机全工况综合性能动态测评与控制相关理论,并构架了全新的评价指标:发动机复合性能系数。主要研究内容如下:阐述了计算机仿真模拟技术的原理及研究方法,基于Honda WH125-6型摩托车用发动机的具体参数,应用GT-Power软件建立了完整的发动机仿真模型。并利用其仿真计算结果与发动机台架试验数据的对比,对该模型进行了调整,确保了其准确性;研究了GT-Power与Simulink两软件联合仿真技术,利用该技术建立了基于发动机复合性能系数的联合仿真平台,并以此计算获得了发动机不同工况下复合性能系数的数值;研究了虚拟仪器技术,应用LabVIEW软件设计开发了一套基于发动机复合性能系数的测控系统,且通过实验测试了该系统。通过上述研究最终验证了该发动机综合性能评价方法的正确性,以及发动机复合性能系数的正确性。
周超[7]2016年在《机电复合传动综合控制系统设计与评价方法研究》文中研究指明随着技术进步及产品电气化、智能化程度的日益提高,控制系统开始被越来越广泛应用于社会生活的各个方面。如何设计出成本低廉、开发周期短、性能优良的控制系统具有深远意义,同时也成为摆在人们面前的一个难题。尽管,近年来各种设计方法开始运用到控制系统领域并取得了一定的进展,但设计方法不成熟,设计流程不规范等问题依然突出。综合控制系统作为车辆机电复合传动系统的关键部件,其性能直接关系到传动系统的功能实现和性能提升,研究机电复合传动综合控制系统设计方法及流程对于提高综合控制系统研制效率、提升控制效果、实现系列化产品研制具有重要意义。本文以机电复合传动系统为研究对象,进行了综合控制系统设计及评价方法研究,研究内容包括控制系统设计方法、流程研究以及综合性能评价分析。文中首先详细对比分析了传统电控系统开发方法、基于模型开发方法、系统工程设计方法以及基于模型的系统工程方法的原理及特点。针对机电复合传动综合控制系统特点,运用基于模型的系统工程方法对控制系统需求分析、架构设计、功能设计、系统集成与测试及系统标定进行深入研究,形成了一套适合机电复合传动综合控制系统科学的设计方法及细致完善的设计流程。其中架构设计包括硬件架构设计、软件架构设计及控制策略架构设计;功能设计则囊括了硬件功能设计和软件功能设计。根据提出的设计方法与流程,在45吨级机电复合传动及基于规则控制策略框架下,进行了机电复合传动综合控制系统需求分析、控制策略架构设计、功能设计及系统集成与标定流程验证。提出了机电复合传动车辆多工况需求分析的驾驶员意图解析模型,提高了综合控制系统对驾驶员驾驶需求的响应精度,保证了车辆动力性与驾驶性能。研究了综合控制系统多性能目标综合评价方法,在分析层次分析法、模糊综合评价法、人工神经网络法、灰色关联度法等评价算法原理及特点的基础上,提出了运用多层次-灰色关联度综合评价法建立机电复合传动综合控制系统动力性、经济性、动力电池供电性能及舒适性多性能评价体系和评价模型。运用该评价模型展开对14.5吨机电复合传动系统基于规则控制策略与基于动态优化控制策略方案评价,将评价结果与仿真结果对比分析,验证了评价模型的适用性。
钟益斌[8]2001年在《发动机综合性能仿真系统研究》文中研究表明本文在发动机—耗能装置二元模型基础上，构建了发动机—测功器试验系统模型，通过计算机仿真技术的应用，设计开发了发动机性能仿真软件。该软件可以仿真发动机的稳态和动态性能，获取试验研究的先验知识，提高研究开发水平，为我们研究发动机性能提供了一个更高层次的、智能化的研究手段。
王朝帅[9]2013年在《节能燃气公交客车用发动机实验系统研究》文中提出目前，燃气公交客车用发动机在节能型替代燃料汽车上得到了广泛应用。而综合性能测试技术及实验系统是燃气公交客车用发动机研发、创新与理论发展的核心技术和必需手段之一，它对提高燃气公交客车用发动机的动力性、经济性和排放性具有重要意义。论文以某款城市公交客车用节能燃气（LPG）发动机为对象，主要研究了节能燃气发动机综合性能测试原理、方法和实验系统。论文首先论述节能燃气发动机实验系统对于解决当前公交客车用发动机存在的动力性、排放性和经济性问题的意义和介绍了国内外燃气发动机的实验研究现状。然后，根据测功机、转速扭矩传感器、燃气质量流量计、电子称重仪和尾气综合测试分析仪等的工作原理，研究了节能燃气发动机动力性、经济性和排放性测试原理。在此基础上，根据节能燃气公交客车用发动机综合性能测试原理及其方法，从硬件和软件两方面，设计了节能燃气发动机综合性能实验系统。最后，搭建了节能燃气发动机综合性能实验系统，以某款LPG燃气发动机为测试对象，进行稳态工况以及基于怠速、匀速、起步、减速的瞬态工况的燃气发动机综合性能测试实验与特性分析。
路长刚[10]2013年在《飞行器综合性能仿真支撑环境研究》文中进行了进一步梳理目前,在总体设计过程中,对系统的设计方案缺少有效的仿真验证平台,只能依靠实物试验,不能充分进行设计优化,设计措施的有效性难以得到验证,影响研制进度；在总体设计完成后,对部分战术技术指标往往缺乏仿真和试验手段,给指标评估工作带来了很大的困难,在一定程度上影响了飞行器的实战能力。因此迫切需要建立一套适应多型号多任务的、能够显着提高仿真系统重用性和扩展性的、能够大大缩短研制周期、快速搭建型号仿真应用系统的通用仿真支撑环境,具备飞行器虚拟仿真验证的软硬件条件,以满足型号研制需求。本文在总结以往飞行器性能仿真和深入研究性能仿真建模技术、平台技术的基础上,提出并设计了一种通用的、模型可重用的、模型可组装、接口简洁的仿真软件平台,实现了“一个平台、多种应用”的建设目标。具体工作如下：(1)阐述飞行器性能仿真概念及研究对象,阐述性能仿真在飞行器研制过程的作用,确定综合性能仿真支撑环境的工作范围和建设目标。(2)进行性能仿真建模研究,从理论上阐述仿真模型的建模过程,特别对性能仿真模型的特点、建模原则和建模方法进行理论分析,为仿真支撑环境的设计奠定基础。(3)完成综合性能仿真支撑环境的研究与设计,从性能仿真面临的问题着手,提出仿真支撑环境的功能要求和设计原则,综合各方面因素提出仿真支撑环境的总体架构,在此基础上实现模型开发平台和仿真试验平台的设计,成功实现了独立于具体仿真任务的通用化仿真支撑环境。(4)在仿真支撑环境上实现飞行器典型应用开发,验证了该环境的通用性和具备开展飞行器性能仿真的能力。
参考文献：
[1]. 可变冲程式发动机性能仿真研究[D]. 李文跃. 燕山大学. 2012
[2]. 可变负荷率往复式内燃机设计理论与关键技术研究[D]. 邸立明. 燕山大学. 2013
[3]. 基于复合性能的小型汽油机电控系统设计与仿真[D]. 王亚强. 燕山大学. 2017
[4]. 基于冷却液温度MAP的天然气发动机电控冷却系统研究[D]. 邓义斌. 华中科技大学. 2011
[5]. 发动机综合性能仿真系统[J]. 吴克刚, 钟益斌. 长安大学学报(自然科学版). 2004
[6]. 基于汽油机复合性能系数的测控系统研究[D]. 孙皓奇. 燕山大学. 2017
[7]. 机电复合传动综合控制系统设计与评价方法研究[D]. 周超. 北京理工大学. 2016
[8]. 发动机综合性能仿真系统研究[D]. 钟益斌. 长安大学. 2001
[9]. 节能燃气公交客车用发动机实验系统研究[D]. 王朝帅. 华南理工大学. 2013
[10]. 飞行器综合性能仿真支撑环境研究[D]. 路长刚. 南京理工大学. 2013
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