可變氣門驅(qū)動對汽油機缸內(nèi)氣體流動特性及整機性能影響的研究.pdf

1、汽油機部分負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)動技術(shù)對汽油機的有效排量進行調(diào)節(jié)來控制缸內(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，從而實現(xiàn)汽油機的無節(jié)氣門負荷控制。然而，取消節(jié)氣門，采用可變氣門負荷控制，會使汽油機的工作狀態(tài)產(chǎn)生很大變化，尤其是可變氣門升程，對缸內(nèi)氣流運動、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

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，缸內(nèi)氣體的流動規(guī)律，并與PIV流場測試實驗相印證，闡明了不同氣門升程下缸內(nèi)氣流運動規(guī)律及其對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荷控制對發(fā)動機性能影響，在此基礎(chǔ)上，闡明了無節(jié)氣門負荷控制減少汽油機泵氣損失，繼而提高發(fā)動機性能的機理。 研究表明，進氣行程中，缸內(nèi)流動呈現(xiàn)兩種走向。左側(cè)氣流直接沿進氣門側(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，同時大尺度環(huán)流與小尺度渦團發(fā)生對流使得后者不斷破碎，湍流強度達到后期峰值。 滾流比隨氣門升程的降低呈減小趨勢；隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高而有小幅增大。發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時，采用低氣門升程，需要采取其它措施加強缸內(nèi)滾流。隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高，缸內(nèi)湍動能絕對值增大。無量綱湍流強度（除去活塞平均速度）隨氣門升程

4、的降低而增大，尤其是進氣初期增大十分明顯，轉(zhuǎn)速960r/min氣門升程1.7mm時，初期峰值達到2.9，且隨氣門升程的降低，湍流強度峰值時刻不斷后推（轉(zhuǎn)速6000r/min氣門升程1.7mm時后推幅度達到48℃A），有助于湍流的保持。低氣門升程下進氣射流所形成的強湍流有助于燃油油滴的破碎及霧化混合；但氣門升程降低對燃油進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）負荷控制方式實現(xiàn)汽油機全工況的米勒循環(huán)工作方式，可