【摘 要】
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可变压缩比（Variable Compression Ratio,VCR）技术,中小负荷工况能够有效提升发动机动力性和经济性,大负荷工况下可避免爆震的发生,本文仿真计算了可变压缩比耦合EGR技术对发动机性能的改善潜力,设计并优化了一种变高度活塞机构方案。本文通过GT-Power软件建立了一台1.4L缸内直喷汽油机的仿真模型并验证了模型与原机的吻合程度,固定转速为2000r/min,不同负荷工况下,
【基金项目】
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吉林省发改委项目2019C058-4“高效清洁高压缩比点燃式甲醇发动机关键技术研发”； 吉林省科技发展计划项目 20170101131JC“可变压缩比技术的系统开发与燃烧的优化耦合控制”；
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可变压缩比（Variable Compression Ratio,VCR）技术,中小负荷工况能够有效提升发动机动力性和经济性,大负荷工况下可避免爆震的发生,本文仿真计算了可变压缩比耦合EGR技术对发动机性能的改善潜力,设计并优化了一种变高度活塞机构方案。本文通过GT-Power软件建立了一台1.4L缸内直喷汽油机的仿真模型并验证了模型与原机的吻合程度,固定转速为2000r/min,不同负荷工况下,研究了不同技术策略下发动机各性能参数的变化情况,并且分析了稀燃条件下可变压缩比技术对发动机动力性和经济性的改善潜力。本文对比分析了前期设计的几种可变压缩比活塞机构方案,比较了液压和电机两种驱动方式的优缺点,最终确定了电机驱动式变高度活塞机构方案,基于ZS1100单缸机的整机参数进行优化设计,把原机活塞设计成活塞上体、中间体、活塞下体三部分,通过梯形螺纹连接,选取扭矩传递路径,设计传动机构,根据活塞销尺寸选取具有行星减速齿轮的12V直流驱动电机,优化各零部件配合细节。本文使用CATIA软件建立了VCR活塞各零部件三维模型,通过ANSYS Workbench有限元仿真平台对VCR活塞进行了机械应力仿真和热-机械耦合仿真,分析了VCR活塞在极限压缩和拉伸工况下的机械应力和应变情况,得到变高度活塞各零部件在实际边界条件下的应力和变形量大小分布云图,验证了VCR活塞机构能够满足设计要求,并且分析了热负荷和机械负荷同时作用下VCR活塞的应力和变形量的变化情况。本文最后基于VCR活塞的三维模型绘制机构各零部件加工图纸,对加工好的实物进行组装试验,通电初步验证了机构的可行性。
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