汽车发动机自动调速技术研究.docx

汽车发动机自动调速技术研究摘要：发动机在动态负载下易发生掉速或超速，燃油经济性变差。本文通过对自动调速的原理进行分析，并建立了控制系统模型。仿真结果表明，自动调速技术能很好地将发动机转速维持在设定值。关键词：发动机;动态负载;自动调速1汽油发动机的基本原理和构造发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机;无论是四行程发动机，还是二行程发动机;无论是单缸发动机，还是多缸发动机。1.1配气机构。配气机构的功用是根据发动机顺序和过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构。1.2曲柄连杆机构。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。1.3冷却系统。冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。1.4燃料供给系统。汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。1.5润滑系统。润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩。1.6点火系统。在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。1.7起动系统。要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。2发动机自动调速原理汽车在某一挡位和某一节气门开度下恒速行驶，假设负载不变，则其发动机运转在额定状态。实际中负载是变化的，其波动会导致发动机脱离额定点工作，出现掉速或超速现象。此时可对节气门施加控制，使其工作点转移到开度为时的点或时的点。这样发动机就始终工作在额定转速下，经济性得到改善。汽车的动力传动系统包括有一个内燃机、一个多齿轮比变速器及车轮。发动机转矩及速度会因汽车所需的牵引动力而在变速器中进行转换。此外，汽车的变速器还可控制车轮的转动方向。变速器一般分为手动及自动变速两种。自动变速可自动控制磨擦单元、齿轮比的选择及换档。自动变速会采用液压油来达到润滑及冷冻的效果，液压油是一种非常特别的液体，可在任何恶劣的环境下运行。自动变速箱油（ATF）的主要功能为：把动力从发动机变矩器传送到动力传动装置，吸收由变矩器产生的热力并转移到汽车前端的冷冻装置;作为离合器磨擦的冷冻剂，它可吸收及散发由离合器或带啮合所产生的热能;通过一个复杂的液压控制系统把液体压力传送开去，该系统采用汽门、伺服机、泵、离合器总泵、液压管路及管道来进行控制，作为行星齿轮、轴承、伺服机、离合器和轴衬的润滑剂及冷冻剂。3自动调速控制方法3.1调速控制方案根据调速原理，发动机负载增大，节气门开度也应增大某一个相应的值，使扭矩与负载达到新的平衡;反之亦然。以负载为动态输入量，节气门开度值作为控制系统的输出量，通过信号转换输出到发动机执行机构。3.2发动机子系统3.3节气门控制子系统根据调速原理，假设发动机载荷增加，则转速向左偏移，此时由反馈得到的转速差为正，控制器就会适当地增加值，从而使特性曲线上移，使得转速回到设定值;反之亦然。4自动变速器的类型及优缺点4.1有级式电子控制机械式自动变速器电控机械式自动变速器是在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构，驾驶员通过加速踏板和选择器向微机表达意图，各种传感器时刻检测车辆的现状，微机接受和处理信号，并输出最佳控制信号，通过电动和液压或气压分别对节气门开度、离合器结合及换挡三者进行控制，以实现最佳匹配，从而获得优良的行驶性能、平稳的起步性能和迅速换挡的能力。有级式机械自动变速器既能使换挡操作简化，又保留了齿轮式机械变速器传动效率高、廉价、易于制造的长处，但其控制系统要求较高的控制精度，使得自动换挡的难度大。4.2金属带式无级自动变速器金属带无级自动变速器属摩擦式无级变