可變氣門驅(qū)動(dòng)對(duì)汽油機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)特性及整機(jī)性能影響的研究.pdf

1、汽油機(jī)部分負(fù)荷熱效率低的主要原因之一是由于節(jié)氣門部分開啟造成泵氣損失所致。若取消節(jié)氣門，通過采用可變氣門驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)汽油機(jī)的有效排量進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制缸內(nèi)氣體質(zhì)量，則不需要降低氣道及缸內(nèi)壓力，基本上避免了泵氣損失，從而實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)的無(wú)節(jié)氣門負(fù)荷控制。然而，取消節(jié)氣門，采用可變氣門負(fù)荷控制，會(huì)使汽油機(jī)的工作狀態(tài)產(chǎn)生很大變化，尤其是可變氣門升程，對(duì)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、燃油霧化混合及燃燒將產(chǎn)生很大影響。 本文通過三維數(shù)值模擬方法研究了可變氣門升程負(fù)

2、荷控制模式下，不同工況（不同氣門升程曲線，不同轉(zhuǎn)速）時(shí)，缸內(nèi)氣體的流動(dòng)規(guī)律，并與PIV流場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)相印證，闡明了不同氣門升程下缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其對(duì)燃油霧化和混合氣形成的影響。并采用一維數(shù)值模擬方法研究了可變氣門負(fù)荷控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響，在此基礎(chǔ)上，闡明了無(wú)節(jié)氣門負(fù)荷控制減少汽油機(jī)泵氣損失，繼而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的機(jī)理。 研究表明，進(jìn)氣行程中，缸內(nèi)流動(dòng)呈現(xiàn)兩種走向。左側(cè)氣流直接沿進(jìn)氣門側(cè)氣缸壁向下發(fā)展；右側(cè)氣流經(jīng)排氣門側(cè)燃燒室壁向下

3、流入氣缸，缸內(nèi)形成明顯的雙渦結(jié)構(gòu)。當(dāng)活塞開始上行，左側(cè)渦迅速衰減，缸內(nèi)逐漸形成一順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大渦。壓縮過程后期，滾流不斷受到擠壓破碎成小渦，同時(shí)大尺度環(huán)流與小尺度渦團(tuán)發(fā)生對(duì)流使得后者不斷破碎，湍流強(qiáng)度達(dá)到后期峰值。 滾流比隨氣門升程的降低呈減小趨勢(shì)；隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而有小幅增大。發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，采用低氣門升程，需要采取其它措施加強(qiáng)缸內(nèi)滾流。隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，缸內(nèi)湍動(dòng)能絕對(duì)值增大。無(wú)量綱湍流強(qiáng)度（除去活塞平均速度）隨氣門升程

4、的降低而增大，尤其是進(jìn)氣初期增大十分明顯，轉(zhuǎn)速960r/min氣門升程1.7mm時(shí)，初期峰值達(dá)到2.9，且隨氣門升程的降低，湍流強(qiáng)度峰值時(shí)刻不斷后推（轉(zhuǎn)速6000r/min氣門升程1.7mm時(shí)后推幅度達(dá)到48℃A），有助于湍流的保持。低氣門升程下進(jìn)氣射流所形成的強(qiáng)湍流有助于燃油油滴的破碎及霧化混合；但氣門升程降低對(duì)燃油進(jìn)入氣缸有一定的阻礙作用。采用VVLT（可變氣門升程及氣門開啟持續(xù)期）負(fù)荷控制方式實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)全工況的米勒循環(huán)工作方式，可