毕业论文答辩毕业论文答辩同济大学答辩人：付亚豪答辩人：付亚豪 指导老师：杨帅指导老师：杨帅论文题目可变配气正时发动机工作 过程一维模拟与试验分析目录一.可变配气机构的背景 二.可变配气机构基本原理 三.原型机模型构建和性能仿真 四.DVVT相位标定和性能仿真 五.DVVT的性能试验 六.总结和展望论文整体框架图可变配气机构的背景可变配气机构原理 可变配气机构原理可变配气机构 当需要相位角度固定时，油压控制阀关闭机油通道将凸轮轴锁定在固定的位置，并反馈位置信号原型机模型构建和性能仿真发动机安装形式气缸数×每缸气门数气缸布置形式发动机排量（L）缸径×冲程（mm）压缩比最大功率 (kW)最大扭矩 (Nm)前置/横置4×4直列283×9110.2108185原型机参数原型机模型构建和性能仿真原型机模型构建和性能仿真从仿真结果上看，外特性扭矩随转 速的提高先升高后降低，在4000r/min 到4500r/min达到峰值，外特性功率随 转速的升高而升高，在6000r/min达到 峰值比油耗先降低后升高，且在中 等转速时比油耗最低因此，扭矩功 率比油耗外特性从数值，变化特性都 与实际情况相符可初步判断仿真过 程和结果是正确的。
量和规律符合实际量和规律符合实际原型机模型构建和性能仿真扭矩方面主要差别在于 低转速和高转速工况，仿真 结果较试验结果低，可能的 原因是仿真是通过经验公式 计算，而实际情况发动机 ECU通过各种传感器的信号 综合调节发动机扭矩的输出 ，故试验结果较高，但是在 中等转速时刻非常拟合 燃油消耗率方面，低端 时仿真较低，试验较高，当 转速达到5000r/min时，试 验燃油消耗率上升，可能的 原因是传感器测得排温高， 利用多喷油的方法降低排 温此次对比，为后面的标 定和仿真对比提供了试验支 持ECUECU实时控制实时控制““油气火油气火““ 仿真的燃烧模型比较机械仿真的燃烧模型比较机械ECUECU控制排温控制排温DVVT相位标定和性能仿真当汽车发动机在低速运转时，气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进气量 减少，气缸内残余废气将会增多当发动机在高速运转时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则会 增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于完善α：进气提前角； β：进气迟后角； γ：排气提前角； δ：排气迟后角； α+ δ：气门重叠角配气相位顺时针改变为正，逆时旋转针为负配气相位顺时针改变为正，逆时旋转针为负早早开晚关，充分换气开晚关，充分换气DVVT相位标定和性能仿真可变配气原则： （1）低速时要求较小的进气迟后角和气门重叠角； （2）高速时要求较大的进气后迟后角和气门重叠角； （3）中速时进气迟后角和气门重叠角应介于低速和高速 中间。
总之，四冲程发动机的配气定时 应该是进气迟后角和气门重叠角 随发动机转速的升高而加大DVVT相位标定和性能仿真计算工况进气门相位相对变化（°CA）排气门相位相对变化（°CA）进气迟后角（°CA）气门重叠角（°CA）10070502-5-1065453-5-1565404-5-2065355-5-2565306-10-1560457-10-2060408-10-2560359-15-20554510-15-25555011-20-2540451000r/min和2000r/min进排气变化组合此时要求进气迟后 角尽可能小，即β减小， 所以进气门相位相对提前 ，则α增大；重叠角尽可 能小，即α+δ减小,则δ 减小幅度更大,即进气门 相位已经提前，所以排气 门相位也要提前，且提前 幅度大于进气门相位提前 幅度βαα+δδ低速时要求较小 的进气迟后角和 气门重叠角DVVT相位标定和性能仿真转速（r/min）进气门相位相对变化（°CA）排气门相位相对变化（°CA）进气迟后角（°CA）气门重叠角（°CA）1000-10-2060401000r/min最优进排气变化组合DVVT相位标定和性能仿真转速（r/min）进气门相位相对变化（°CA）排气门相位相对变化（°CA）进气迟后角（°CA）气门重叠角（°CA）2000-10-1560452000r/min最优进排气变化组合DVVT相位标定和性能仿真计算工况进气门相位相对变化（°CA）排气门相位相对变化（°CA）进气迟后角（°CA）气门重叠角（°CA）100705025107555351575604520756555257590610158055710208060810258065915208555101525856011202590556000r/min进排气变化组合此时要求进气迟 后角增大，即β 增大，所以进气 门相位相推迟， 则α减小；重叠 角尽可能大，即 α+γ增大,则γ 增大幅度更大,即 进气门相位已经 推迟，所以排气 门相位也要推迟 ，且推迟幅度大 于进气门相位推 迟幅度。
βαα+δδ高速时要求较大 的进气迟后角和 气门重叠角DVVT相位标定和性能仿真计算工况进气门相位相对变化（°CA）排气门相位相对变化（°CA）进气迟后角（°CA）气门重叠角（°CA）600051075556000r/min最佳配气相位DVVT相位标定和性能仿真计算工况进气门相位相对变化（°CA）排气门相位相对变化（°CA）进气迟后角（°CA）气门重叠角（°CA）100705020-5705530570454-5065455-5-565506-5-106555中等转速进排气相位变化组合中速时进气迟后角和气门重 叠角应介于低速和高速中 间6000r/min : (75,55) 2000r/min : (60,45)DVVT相位标定和性能仿真DVVT相位标定和性能仿真四冲程发动机的配气定时是进气迟后角四冲程发动机的配气定时是进气迟后角 和气门重叠角随发动机转速的升高而加大和气门重叠角随发动机转速的升高而加大DVVT相位标定和性能仿真（1）提高发动机的动力性 低速时，提前关闭进气门减少进气回流，增加进气量， 此时比油耗明显提高，扭矩明显增大；高速时，推迟关闭进 气门，充分利用气流的惯性实现过后充气，提高充气效率， 但是从仿真结果上看，扭矩提升不明显，但是比油耗有所下 降。
（2）改善部分负荷的燃油经济性 高速时，通过可变气门技术，增大气门重叠角，利用充 气惯性，减小进排气阻力，消除泵气损失，提高了燃油经济 性从比油耗对比曲线可以发现，在4500r/min以后，DVVT发 动机明显下降 (3)改善怠速的稳定性和低速时的平稳性 怠速时，通过可变气门正时，减小气门重叠角，进而减 小充量更换过程中进排气的相互影响，提高怠速和低速的稳 定性，并可以降低怠速转速在1000r/min时通过牺牲一部分 比油耗提高了扭矩，从理论上讲可降低怠速到800r/min喷油多喷油多充气好充气好目的达到目的达到DVVT性能试验试验机编号功率（KW）绝缘等级电压（V3~）电流（A3~）频率(HZ)转速(r/min)重量(kg)惯性力矩（kgm2）INDY S22-210525-1BV-1220/200H5002902000-1200010500.32AVL测功机基本参数测功机测功机测功机测功机油耗仪油耗仪油耗仪油耗仪DVVT性能试验转速（r/min）T（Nm）燃油消耗量（kg/h）排温（℃）油温（℃）水温（℃）600016232.5783011485.7550017030.5584712690500017927.6586611677.8450019226.2484911684.2400018021.0385411689350017817.6183511588.5300017114.6682611490.6250017112.3181011388.5200016510.0980711190.615001527.5277610988.510001414.971810787.8DVVT发动机数据采集表热机后，热机后，先测先测6000rpm6000rpm，时刻看温度，安全第一，时刻看温度，安全第一DVVT性能试验原型机和DVVT发动机性能对比转速（r/min）原型机扭矩（Nm）DVVT机扭矩（Nm）原型机功率（KW）DVVT机功率（KW）原型机燃油消耗率（g/(kWh)）DVVT机燃油消耗率（g/(kWh)）100013614114.24 14.76 312 332 150014515222.77 23.87 282 315 200015216531.83 34.55 280 292 250016117142.15 44.76 272 275 300016017150.26 53.72 275 273 350017217863.04 65.24 276 270 400017718074.14 75.39 285 279 450018519287.17 90.47 297 290 500018217995.29 93.72 308 295 550017117098.48 97.91 331 312 6000163162102.41 101.78 335 320 数据处理结果证明试验无重大失误DVVT性能试验低速时，提前关闭进气门减少进 气回流，增加进气量，此时比油耗明 显提高，扭矩明显增大；高速时，通过可变气门技术，增 大气门重叠角，利用充气惯性，减小 进排气阻力，消除泵气损失，提高了 燃油经济性。
从比油耗对比曲线可以 发现，在3000转以后，DVVT发动机明 显下降；中速时，调节配气相位，提高了 充气效率，发动机最大扭矩得到了提 升试验证明试验证明DVVTDVVT达到设计目的达到设计目的总结： 本文源于本人在上海某汽车公司实习期间接触到的某汽油发动机技术升级开发 的项目，在基于设仿真和开发试验的工程实践活动中，重点研究和分析了配气机构 的基本原理，利用仿真软件计、进行了性能仿真优化，并且利用了公司设备进行了 发动机台架试验验证本文主要的创新点是利“进气迟后角和气门重叠角随转速的增大而增大”这一 配气相位变化原则，先确定低转速和高转速的最佳配气相位，再确定中等转速的最 佳配气相位的流程，具体标定利用程中先改变进气迟后角，利用气门重叠角和进气 迟后角的联系，再按照一定规律改变气门重叠角的方法列出不通的配气相位组合 通过这种方法大大减小了标定次数，提高了标定效率总结和展望总结和展望展望： 随着国内汽车市场竞争的激烈，本田，丰田，现代都推出各具特色的的VVT技 术，通过精密智能地控制发动机气门相位以及升程，我们所论述的DVVT发动机只是 改变了发动机气门的开闭时间，气门升程并没有变化，如果能使得气门升程随转速 的增加而增加，那么发动机的动力性能将更加强大，这是今后工作的一个方向。