无节气门负荷控制策略对汽油机性能影响的研究

在汽油机上取消节气门,采用可变气门升程和气门定时控制进气量,继而控制发动机负荷,实现汽油机的无节气门负荷控制。针对一台4缸汽油机采用可变气门驱动负荷控制方式建立了无节气门汽油机仿真模型,并得到试验验证。在此基础上研究了不同负荷控制方式对汽油机性能的影响。结果表明,采用可变气门开启持续期(VET)负荷控制方式可以有效降低汽油机部分负荷泵气损失,最大降低幅度达到57%,同时比油耗降低了5.63%。VET同样可以使全负荷时低速转矩和高速功率得到提高,其中低速转矩提升达到了27.8%。但VET实现汽油机怠速控制较为困难,需要同时采用降低气门升程的(VVL)控制方式,该控制方式下泵气损失有所提高,但是气门升程降低造成进气流通特性的改变使燃油雾化及燃烧得到改善。

基于全可变气门机构的无节气门汽油机进气性能

全可变气门机构(FVVS)对汽车的节能减排具有重要意义。该文采用位移传感器试验测量了全可变气门机构的气门升程,采用进气流量计试验测量了无节气门汽油机的进气量。根据实测气门升程和充量系数,分析了全可变气门机构的气门运动特性,讨论了全可变气门机构对进气量的调节作用。研究结果表明:全可变气门机构可实现气门最大升程和气门开启持续角在较大范围内的连续可变,完全能够采用进气门早关或进气门晚关的方式实现对进气量的调节。

基于AVL-BOOST的无节气门发动机进气过程泵气损失

基于AVL-BOOST软件,建立了发动机的倒拖计算模型,将模型与原机充气效率进行对比,验证了模型的正确性;采用直接控制气门运动达到取消节气门的目的,通过计算无节气门发动机缸内压力,得出了进气过程泵气损失的变化;与传统节气门发动机对比,证实取消节气门能够有效地降低泵气损失。

进气门相位对无节气门负荷控制汽油机性能的影响

在自主开发的进排气门升程和相位全可变4VVAS（4 Variable Valve Actuation System）单缸汽油机上,开展了进气门相位调整对气门升程控制负荷汽油机性能影响的试验研究。研究了不同进气门开启时刻对泵气损失以及燃烧过程的影响,分析了进气门相位对燃油经济性和排放的影响。研究结果表明,采用进气门早开的控制策略,可以明显降低换气过程的泵气损失;与节气门控制相比,在部分负荷泵气损失可以降低20%~30%,指示燃油消耗率降低3%~12%;进气门开得越晚,泵气损失越大,油耗就会增加。

无节气门汽油机燃烧循环变动特性试验

一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门升程和开启持续期的连续可变,采用进气门早关的方式可取代节气门实现无节气门负荷控制方式.通过试验测量缸内压力,发现无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动明显增大,燃烧速率显著降低.通过增大点火提前角,使燃烧重心(CA 50)调整至5°~10°,CA ATDC的推荐位置,却导致出现失火循环.探讨了通过组织进气涡流和增大点火能量的方式改善燃烧性能,结果表明:螺旋进气门能够在小升程时产生较强的进气涡流,显著改善了无节气门汽油机在小负荷工况下的燃烧循环变动和失火循环,提高了指示热效率;增大点火能量对改善燃烧循环变动也有一定作用.

无节气门汽油机质调节负荷控制特性研究

采用歧管喷射燃油质调节负荷控制方式,研究无节气门小排量单缸汽油机的负荷控制特性。通过对改造无节气门汽油机开展对标原机动力性的负荷控制喷油标定,采用多目标优化方法得到全工况最佳燃空比和点火提前角控制参数MAP图,结合三维数值模拟对比分析无节气门汽油机质调节负荷控制对缸内流场及燃烧过程的影响特性。结果表明:与带节气门原机相比,在3000 r/min最大扭矩转速,30%节气门开度负荷工况,无节气门汽油机有效燃油消耗率降低20.1%,指示热效率提高24.9%,缸内循环平均湍动能增加,且中小负荷工况能燃用更稀薄混合气,但会导致火焰传播速度变慢,燃烧持续期延长,使NO_(x)和HC排放增加。

螺旋气门的结构优化及对无节气门汽油机燃烧性能的影响

由于进气方式的改变,气道喷射式无节气门汽油机中小负荷时泵气损失显著降低,但燃烧性能却明显恶化。为改善其燃烧性能,本文中设计了一种在进气过程中能产生较强进气涡流的螺旋气门,并使用仿真软件STAR-CCM+对螺旋气门的主要结构参数进行了优化。在稳流气道试验台上测量其进气涡流比和流量系数,证明该螺旋气门在开启升程较小时能产生强烈的进气涡流,对改善无节气门汽油机在中小负荷时的缸内进气流动状态和油气混合十分有利。将该螺旋气门安装在一台装载有全可变液压气门机构的无节气门汽油机上,试验结果表明:螺旋气门产生的进气涡流显著提高了无节气门汽油机中小负荷工况下燃烧速率、降低了循环波动,使燃油经济性能得到明显改善。

气门控制策略对无节气门发动机性能的影响

为了实现发动机高效清洁燃烧,利用自行开发的可变气门升程机构,在无节气门条件下研究了进气门调整策略(VIV)、排气门调整策略(VEV)和进排气门耦合调整策略(VICE)对发动机性能的影响。结果表明,与原发动机相比,3种气门控制策略都可以降低有效燃油消耗率(BSFC)并提高热效率(ITE);其中,VICE策略的效果最为突出,与原发动机相比BSFC和ITE最多可优化28%和6%;VIV策略和VICE策略都可以减小发动机泵气损失,尤其是VIV策略,与原发动机相比最多可以将泵气损失减少36%;3种策略都可以降低NO_x排放,其中VEV策略表现最优异;当NMEP超过0.3 MPa后,不同气门策略对THC排放的影响较小。

用于非节气门式发动机的可变气门机构研究

为实现点燃式汽油机的无节气门运转，已制造出试验用发动机，在其上装备了以新的工作原理设计的液压阀装置，借以自由改变发动机进气门关闭定时。本文叙述了这种阀装置的结构，分析了它可变性的效果、进气门的运动情况及阀装置的传动力矩。

可变进气门升程对汽油机泵气损失的控制及对燃烧过程的影响

为了降低汽油机部分负荷泵气损失,改善燃油经济性,在自主开发的进排气门升程和相位全可变的4VVAS(4 variable valve actuation system)单缸汽油机上开展了可变进气门升程控制负荷的试验研究,研究了进气门升程对进气量和负荷的控制作用以及进气门升程控制对泵气损失以及燃烧过程的影响,比较分析了采用可变进气门升程对汽油机性能的影响.研究结果表明,保持节气门全开,通过采用进气门升程调整的负荷控制方式,与节气门控制负荷方式相比,部分负荷的泵气损失可以降低20%～30%,指示燃油消耗率降低3%～12%,中低转速下机械损失也有所降低.但是燃烧过程持续期会变长,影响了燃油经济性的进一步改善.

发动机全可变液压气门机构进气性能的研究

在全可变液压气门机构中,通过设置在配气凸轮与进气门之间的液压气门驱动机构驱使进气门开启,用泄油控制机构释放液压系统中的油压使进气门关闭。通过模拟计算分析了该液压气门机构中气门运动规律的主要特征,计算结果表明这种液压气门机构可通过改变泄油初始相位角实现进气门最大升程和进气迟闭角的连续可变。新研制了具有全可变液压气门机构的发动机样机,并试验测量了样机的进气性能。试验结果表明,这种全可变液压气门机构能够控制发动机气缸内的进气量。这对于降低发动机泵气损失、研制无节气门汽油机是十分必要的。

宝马第三代连续可变气门升程技术浅析

本文重点介绍了宝马汽车发动机第三代可变气门技术的结构特点和工作原理。与第二代结构相比采用新型的电子元件,提升了气门控制的响应时间,改善发动机的经济性和动力性。

提高SI燃烧废气稀释极限

针对不同负荷之间,均质充量压燃着火和传统火花点燃两种燃烧模式的转换问题,在HCCI燃烧的边界外SI工况点上,通过内外部废气耦合控制燃烧结合气门参数调整的方法,在一台装有全可变气门机构的单缸进气道喷射实验发动机上,进行了拓展SI燃烧废气稀释极限的研究.目的是减少两种燃烧模式之间的热阶跃和稀释度阶跃,以实现无缝的负荷调节.研究发现:通过调整不同的内外部废气比例,结合气门参数的调节,可以有效拓展SI燃烧的废气稀释极限,从5%左右提升至30%左右,同时得到较好的燃油经济性.与此同时,气门参数的设定也可以与HCCI相接近,减少了两者气门参数之间的差距.但是在优化过程中,必须要规避由于热振荡现象造成的循环变动限制.