本文主要是基于双膜盒式汽油机旁通阀控制思路,设计了一种双膜盒式废气旁通阀控制结构。在此基础上通过模拟计算的方法对旁通阀开度对发动机性能影响进行了相关研究,并对旁通阀的开度进行了优化以使发动机性能达到最佳。同时由于旁通阀开度的变化导致了发动机扭矩的波动,提出节气门和旁通阀联合控制策略以减小发动机扭矩波动现象。本文具体的研究内容包括以下三部分。第一部分,在提出的双膜盒式废气旁通阀控制思路的基础上,设计了一种双膜盒式废气旁通阀控制结构,并对结构的各部分零部件进行了相关参数设计,具体的零部件包括两膜盒的上下部壳体、弹簧、膜片、推杆、摇臂等,以及这些零部件材料的选择、加工工艺的确定、强度和刚度校核。通过对各部件尺寸的设计,绘制了各部件的零件图和两膜盒的装配图,并运用CATIA软件建立了各部件的三维模型,膜盒的装配模型以及膜盒和增压器装配模型。第二部分,运用建立的EA111模型,通过改变旁通阀开度的方法来研究旁通阀开度对发动机动力性和经济性的影响。主要研究了相同负荷不同转速以及相同转速不同负荷工况,主要的性能评价指标包括发动机燃油消耗率和平均有效压力,同时对不同转速不同负荷下以经济性和动力性为目标的旁通阀开度进行了相应的优化。通过研究得出如下结论:1.在相同负荷不同转速工况下,旁通阀开度对发动机性能有一定的影响。在小负荷时随旁通阀开度的增大平均有效压力是在逐渐增大的,并且发动机转速越高旁通阀开度的变化对其影响越大。燃油消耗率随旁通阀开度的增大逐渐减小,并且随着发动机转速的增加这种变化趋势更加明显,这主要是由于较高转速时发动机的排气背压较大导致的。在大负荷时,随着旁通阀开度增大,发动机平均有效压力逐渐减小,并且发动机转速越高减小速率越快。在低转速时旁通阀对燃油消耗率的影响较小,在较高转速时这种影响较大,这主要是此时旁通阀开启导致涡轮增压器工作效率降低。2.在相同转速不同负荷工况下,低转速时随着旁通阀开度增大平均有效压力变化率变化不大,随着负荷增大平均有效压力变化率增大,而燃油消耗率变化率与平均有效压力变化率具有相同的变化趋势。在中高转速时,小负荷时平均有效压力变化率逐渐增大,而随着负荷增大却表现出逐渐减小的趋势。3.随着发动机负荷的增加,相同转速时最优旁通阀直径逐渐减小。同样,随着发动机转速的增加,相同负荷时最优旁通阀直径也在逐渐减小,并且在大负荷工况下为了保证发动机的动力性,最优旁通阀开度应不宜过大。第三部分,通过Matlab/Simulink和GT-Power建立了发动机联合仿真平台,研究了不同转速不同负荷下旁通阀开度变化速率对发动机扭矩波动的影响,并在最佳旁通阀开度变化速率的基础上,研究了四种不同的旁通阀开度变化特性,分别为凹型、凸型、凹凸型以及斜线型对发动机扭矩的影响。由于在高转速大负荷时旁通阀开度的变化对发动机扭矩的影响较大,造成较大的扭矩波动进而影响了发动机的动力输出,为此本课题提出了节气门和旁通阀联合控制策略,分别为节气门和旁通阀开度线性变化策略、旁通阀开度线性变化节气门开度非线性变化策略、节气门和旁通阀开度非线性变化策略,以改善发动机的扭矩波动现象。研究结果表明:1.随着负荷的增大应减小旁通阀关闭速率应减小,此时旁通阀开度减小速率对发动机扭矩波动的影响最小。在低转速小负荷时旁通阀应按照凸型线变化,在高转速大负荷时按照凸型线或斜线型变化,这样发动机的扭矩波动较小。2.当节气门和旁通阀开度线性变化时,在节气门和旁通阀开度线性减小时,当旁通阀开度减小速率越快相应的节气门开度减小速率也应增加,这样更有利于发动机扭矩恢复。当旁通阀开度线性变化节气门开度非线性变化时,在节气门开度线性减小速率较小时旁通阀开度应按照凹凸型线和斜线型变化,此时发动机扭矩波动较小而且恢复时间较短。当节气门和旁通阀开度非线性变化时,节气门和旁通阀开度变化速率越小发动机扭矩波动越大,旁通阀开度按照凹凸型或斜线型变化时,有利于扭矩波动的恢复。