论文部分内容阅读
本文采用发动机性能仿真方法研究了VCC (Variable Combustion Chamber,可变燃烧室)活塞的技术可行性。修改了VCC发动机工作过程计算中的活塞运动方程；提出了VCC发动机性能与VCC动力学耦合仿真的迭代计算方法；建立了AVL-Boost发动机性能仿真模型,采用耦合迭代的方法预测了VCC发动机的经济性和动力性；分析了VCC活塞技术对缸内燃烧循环波动和不均匀性的影响。燃烧期间VCC活塞头部相对于活塞裙部的相对位移(VCC位移)导致了燃烧室容积的变化。通过引入包含有VCC位移的活塞运动方程,修改后的VCC发动机活塞运动包括有曲柄连杆机构产生的活塞位移和VCC位移,从而能够利用商业发动机性能仿真软件AVL-Boost分析VCC发动机的工作过程。VCC发动机在燃烧期间气缸压力变化和VCC位移变化相互关联,表现出强烈的系统非线性特征,无法直接应用AVL-Boost完成VCC发动机性能仿真。为此,提出了VCC发动机性能与VCC活塞动力学耦合仿真的迭代计算方法,并提出了相应的迭代收敛准则和迭代步进修改公式。基于AVL-Boost软件建立了VCC汽油机的仿真模型,通过耦合迭代仿真计算论证了VCC活塞的技术可行性。耦合仿真表明：1)VCC活塞能够满足车用发动机复杂工况下的动态响应要求；2)VCC活塞能够在高负荷工况下控制高压缩比发动机的缸内过高压力；3)VCC发动机能够在各种负荷工况改善燃油经济性,高负荷工况时燃油经济性约提高10%,低负荷工况燃油经济性提高20%左右。采用耦合仿真预测了VCC活塞技术对缸内燃烧循环波动和各缸不均匀性的影响。提出了模拟气缸压力循环波动的方法,建立了气缸压力循环波动的仿真模型,仿真结果表明VCC活塞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%。