负荷控制方式对汽油机燃油经济性的影响

采用全可变气门机构是改善汽油机燃油经济性的有效措施.在一款进排气门相位和升程均连续可变的4缸汽油机上研究了节气门负荷控制、进气门最大升程负荷控制和负气门重叠角负荷控制等3种负荷控制方式下的汽油机燃油经济性.对3种负荷控制方式下的泵气损失、气门机构驱动功率以及燃烧持续期进行分析.结果表明,在小负荷下采用无节气门负荷控制的汽油机,由于气门最大升程的降低而造成的气门机构驱动功率的减小是汽油机燃油经济性改善的重要原因,其改善效果与泵气损失降低对燃油经济性的改善效果相当.     

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.     

全可变液压气门机构对汽油机泵气损失及机械效率的影响

设计一种全可变液压气门机构(fully hydraulic variable valve system,FHVVS),实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变,通过进气门早关方式取代传统节气门来控制发动机的负荷。试验结果表明:与传统节气门汽油机相比,无节气门汽油机可以显著降低中小负荷工况下的平均泵气损失压力,大幅度降低泵气损失、提高机械效率。在小于等于50%负荷工况点,发动机转速为2000 r/min时无节气门汽油机的机械效率可以提高3. 6%～10. 2%,3000 r/min时机械效率可以提高2. 8%～7. 1%。     

宝马全可变电子气门控制系统探讨

详细介绍了宝马全可变气门控制系统的结构、工作原理及其特点。该系统包括Valvetronic机构和VANOS机构，能够在一定的范围内连续调节气门的正时与升程，实现发动机的无节气门负荷调节，降低了发动机的泵气损失，改善了发动机的性能。     

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.     

全可变液压气门运动特性及其泵气损失

一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变.通过分析实测气门升程,发现FHVVS机构的进气门开启过程可分为凸轮驱动段、液压控制段和落座节流段.在液压控制段中气门开启不受凸轮型线的控制,使进气门的运行速度和加速度明显提高.与传统配气凸轮机构相比,在气门开启持续角相同时,FHVVS系统的气门开启角面值明显提高,且转速越低角面值提高幅度越大.试验表明:点燃式发动机采用FHVVS控制负荷,大幅度缩短了进气门开启时间,并在较短的进气门开启持续期内,提供了较大的气门开启角面值,使小负荷工况的泵气损失得到大幅度降低,尤其在小负荷、低转速时的改善幅度更为明显.     

基于米勒循环的煤层气发动机部分负荷性能优化

利用GT-POWER软件建立某点燃式预混合煤层气机模型,针对点燃式气体机部分负荷存在节气门节流损失问题,分别在75%,50%,25%负荷时,利用VVT和VVL技术实现米勒循环,减少进气量以实现负荷控制,并与原机纯节气门控制法的发动机的换气过程、经济性能及排放性能对比。研究结果表明,通过进气门早关或晚关均可实现部分或全部替代节气门,从而减少了发动机泵气损失,提高热效率。但是当进气门早关角过大时,由气门升程减小导致的节流损失超过节气门带来的节流损失,导致泵气损失增大;而进气门晚关角过大时,进气推出损失也会导致泵气损失增大。     

汽油机无节气门SVSC系统的仿真分析

设计一种无传统节气门的新型串联气门速度控制(series valve speed control,SVSC)系统替代点燃式发动机传统节气门式进气系统,在一定范围内实现气门正时连续变化,降低发动机中小负荷时进气过程的泵气损失,提高燃油经济性。以试验数据为参数,基于数值模拟软件GT-power搭建某单缸汽油机模型,并基于Ansys-fluid软件进行数值分析。通过对比SVSC和节气门2个进气系统整个工作循环的示功图和各状态参数、内部流体的压力、速度、温度云图等,分析2种系统在相同工况下的泵气损失以及内部的流体状态。结果表明:发动机在相同状态的中小负荷下,与传统节气门式进气相比,SVSC系统内部流体的节流损失小,进气前后的压差和进气过程中的泵气损失小,燃油消耗率低,发动机的燃油经济性好。     

凸轮驱动式液压可变气门机构特点与应用

针对我国节能减排的发展战略,直喷汽油机需要更加灵活准确的气门控制机构。凸轮驱动式液压可变气门机构可以降低泵气损失、实现米勒循环和提高燃烧效率,具有较好的应用前景。本文介绍一种凸轮驱动式电液可变气门机构的特点及其工作模式,并对比分析了应用不同配气机构的发动机在动力性和经济性的表现,可以得出:采用凸轮驱动式液压可变气门机构的发动机在此方面具有明显优势。     

具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构的设计

基于某型汽油机开发一种机械式具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构,在控制转角0~201°范围内,可实现进气门升程可在0.3~8.6 mm的范围内连续可调,气门开启持续期在100~210°之间变化,气门升程由大升程至小升程调节时,可实现升程工作相位相应提前0~54°。通过设计气门升程调整机构,对差异不符合要求的气门升程进行调整,保证了生产时所有气门升程的一致性控制在±3%以内。     

Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine—a theoretical study

Previous investigations have demonstrated that improvements in gasoline engine performance can be accomplished if the valve timing is variable. In this work valve timing strategies for maximizing engine torque and minimizing bsfc in terms of the exhaust opening (EO), intake opening (IO) and intake closing (IC) timings of a commercial SI engine are studied. The MICE (Modeling Internal Combustion Engines) computer program, which simulates an actual SI cycle, has been used. Overall performance characteristics such as the cycle efficiency, engine power, and exhaust gas composition are calculated. The model has been calibrated with data obtained from a measured indicator diagram, and validated against the overall performances of the engine. It is concluded that when both valves and spark timings are optimized, the optimal timing of each valve, depends apparently linearly on the engine load, linearly (in a good approximation) on the engine speed, while the slope depends in a weak manner on the engine load. When VVT is employed, the maximum engine power has been increased by 6%, and the engine bsfc has been decreased by 13%. The maximum torque has been shifted towards a lower engine speed. The present results are summarized as working maps for the engine designer. These show the influence of the intake and exhaust valve timing on the engine performance at the entire range of operation conditions (engine load and speed).     

电控汽油喷射4气门发动机稀燃的试验研究

介绍了利用电控燃油喷射技术、多气门技术和涡流控制阀技术在汽油机上组织稀薄燃烧的方法,对两种稀燃方案——涡流轴向分层稀燃和滚流分区分层稀燃进行了试验研究,结果表明：两种方案分别能在空燃比大于２３、２７时稳定工作,并且能显著提高燃料经济性。在高负荷时采用均质混合气滚流快速燃烧方案,以弥补一般稀燃发动机最大功率有损失的不足     

二次喷油对点燃式可变滚流进气发动机稀燃影响的研究

利用二次喷油稀燃实验系统研究了二次喷油对可变滚流进气发动机稀燃特性的影响情况。首先，采用纯滚流可变滚流进气系统时，采用较大比例的二次喷油量可以获得更好的稀燃经济性。第二，最低油耗点所对应的喷油正时按照T1、T2和T3顺序依次提前；负荷较大时，对应的最低油耗点喷油正时也相应提前。第三，在可变滚流结构中，二次喷油可能造成局部混合气过浓．导致CO排放增加：同时．在稀燃情况下．增大滚流比可以降低发动机HC和NOχ排放。第四，增大滚流比可以改善发动机低速工况条件下的性能，但应避免机构对燃油喷注的阻隔作用。     

可变滚流与二次喷油对火花点燃式发动机稀燃特性影响的研究

本文研究了可变滚流与二次喷油技术对发动机稀燃特性的影响。研究发现:1)在三种滚流比情况下,发动机比油耗随二次喷油比例的增加,呈下降趋势,说明在缸内只存在滚流运动的情况下,采用较大比例的二次喷油量可以获得更好的燃油经济性。2)喷油正时明显影响发动机燃油耗,在三种滚流比情况下,最低油耗点所对应的喷油正时按照T1、T2和T3顺序依次提前;负荷较大时,对应的最低油耗点喷油正时也相应有所提前。3)增强进气滚流运动可以改善发动机低速工况条件下的燃油经济性和排放特性,但应避免可变滚流机构对燃油喷注的阻隔作用。     

缸内直喷汽油机SI-HCCI-SI燃烧模式切换的研究

双燃烧模式是车用均质混合气压缩着火（HCCI）发动机理想的运行策略，即在中小负荷下使用HCCI燃烧模式，而在大负荷和高转速下过渡到传统的火花点火（SI）燃烧或柴油机燃烧模式运行。采用可变配气和缸内直喷技术，在一个发动机循环内改变配气策略和喷油策略，实现从SI模式所要求的常规火花点火配气相位向HCCI模式要求的负阀重叠配气相位的跳变，配合缸内直喷策略的调整，实现SI模式和HCCI模式间的切换。通过分步切换的策略，可以提高切换过程的稳定性。燃烧模式切换可在一个发动机工作循环内完成，切换过程平稳迅速可靠，无失火和爆震等异常燃烧现象的发生。     

多缸HCCI汽油机SIAI/AI燃烧模式切换的试验

HCCI/SI复合燃烧模式是HCCI汽油发动机实用化的运行策略.但不同的空燃比和内部EGR率的需求给HCCI/SI模式切换带来了极大控制难度;同时由于HCCI负荷范围窄,使得燃烧模式切换频率过高,降低了发动机运行稳定性.在一台具备错位双凸轮机构的多缸汽油机上实现了火花点火激发混合气自燃着火(SIAI)燃烧方式,扩展了压燃模式下的负荷范围,研究了SIAI/SI燃烧模式的切换.结果表明,采用压缩冲程燃油喷射配合火花点火策略能够有效地避免燃烧模式切换中的失火现象,提高模式切换的稳定性;同时采用SIAI燃烧方式扩展内部EGR条件下的负荷范围,可以有效地减小模式切换频率.     

缸内直喷汽油机HCCI燃烧对压缩比和辛烷值的适应性研究

在缸内直喷汽油机（GDI）上采用多次燃油喷射和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了SI/HCCI复合燃烧方式。研究了不同压缩比和辛烷值对均质混合气压燃（HCCI）燃烧排放特性的影响。结果表明,汽油HCCI燃烧呈现单阶段燃烧燃料特性,HCCI着火发生在上止点附近时油耗低。低压缩比下,HCCI燃烧可以在较浓空燃比下工作,NOx排放较高。高辛烷值燃料HCCI燃烧可运行的负荷范围窄。汽油HCCI发动机在偏高压缩比条件下燃用偏低辛烷值汽油可以获得较好的经济性和排放性能。     

在汽油机上实施HCCI的技术策略

均质混合气压燃(HCCI)燃烧方式，是一种克服常规柴油机和汽油机缺点、集常规汽油机和柴油机优点于一体的新概念燃烧。本文分析了汽油机实施HCCI的可行性，介绍了HCCI发动机实用化所面临的问题，提出了双工作模式的折衷方案：在中低负荷工况实施HCCI，而在大负荷工况和冷起动工况恢复常规发动机工作方式。推荐可变压缩比(VCR)方案、可变废气再循环率(EGR)方案、可变排气门关闭时刻方案，以及废气再循环滚流分层充气方案等。为尽快在汽油机上实施HCCI燃烧方式指出了技术方向。     

Numerical Evaluation by Models of Load and Spark Timing Effects on the In-Cylinder Heat Transfer of a SI Engine

The aim of this study is to examine numerically the effects of spark timing and load parameters on the in-cylinder heat transfer of a SI engine by using experimental engine test data. For the investigation, a four-stroke, air-cooled, single-cylinder SI engine was tested at different spark timings and loads at a single engine speed of 2000 rpm. Woschni, Hohenberg, and Han models were employed to estimate the in-cylinder heat transfer coefficient in the case of different test conditions because of being favorable models on the SI engine operations. The evaluations show that the in-cylinder heat transfer characteristics of the air-cooled SI engine strongly depend on the load while they slightly depend on the spark timing.