论文部分内容阅读
本文采用仿真技术和模拟试验的方法对可变燃烧室(VCC:Variable Combustion Chamber)活塞的动力学特性进行了研究。提出了新的VCC活塞的技术方案,优化改进了VCC活塞的结构；通过扩充模型库进一步完善了VCC活塞动力学仿真分析平台；分析了影响VCC活塞动力学特性的关键控制参数及其它们之间的相互关系；采用VCC活塞的动力学仿真和发动机性能仿真的耦合迭代计算预测了VCC活塞的动态响应特性；分析了VCC活塞的温度场和热变形对机构预紧力的影响。新的VCC活塞的技术方案和优化设计主要包括有：提出了连杆小端复位凸轮的设计,保证VCC机构能在一个循环内及时复位；完成了支撑盘和限位盘的型线优化设计,进一步提高了VCC活塞的动态响应：改进了VCC机构的预紧方式,能够在不同预紧力的情况下保持预紧位置不变；此外,优化后的VCC活塞的质量减轻和结构更简单。进一步完善了VCC活塞的ADAMS动力学仿真分析平台,扩充了动力学仿真模型库。主要包括有：1)构建了新技术方案的动力学仿真模型；2)增加了连杆复位凸轮模块；3)增加了活塞整体运动模块；4)增加了连接螺栓结构细节仿真；5)提出和应用了VCC活塞动力学和VCC发动机工作过程相互之间的耦合仿真迭代计算方法。采用耦合仿真分析了影响VCC活塞动力学特性的控制参数及其它们之间的相互关系。主要的控制参数包括有：预紧力大小和预紧位置、材料参数、接触参数和结构参数等,通过对这些参数的仿真分析,确定这些参数的取值范围,有助于识别影响VCC活塞动力学特性的关键控制参数。同时还分析了活塞往复惯性力对VCC机构动态响应的影响。另外还采用热耦合有限元方法分析了VCC活塞温度场和热变形对VCC机构预紧力的影响。研究表明：1)所提出的VCC活塞技术方案能够基本满足汽车发动机各种工况对动态响应的要求；2)所提出的VCC活塞动力学和VCC发动机工作过程耦合仿真计算方法能够描述缸内压力和VCC机构位移的相互关系；3)动力学仿真模型库的扩充使仿真模型更加合理和更加完整；4)复位凸轮设计保证了VCC机构能够在一个循环内及时回复；5)支撑盘和限位盘的变角度设计使VCC机构具有更加快捷的动态响应；6)改进后的技术方案使VCC活塞的结构更加简单合理,质量进一步减轻,预紧位置更容易确定：7)VCC技术能够有效改善气缸压力循环波动,其压力波动范围约降低51%。