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倚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同样可以使伞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.     

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.     

可变气门升程下汽油机缸内气体流动特性的研究

在一台4气门可视化光学发动机上,研究了可变气门升程下缸内气体流动特性.研究结果表明:发动机采用不同气门升程,在不同转速下,数值模拟的缸内流场分布与采用激光粒子图像技术测试而获得气流速度场结果吻合良好.发动机在采用最大气门升程为1.7 mm的低气门升程型线下可以产生较强的湍流,尤其在进气行程,其湍流强度是发动机采用最大气门升程为6.8 mm大气门升程曲线时的两倍.进气初期气门阀座处气流速度最高,且随气门升程的降低和转速的提高,气门阀座处气流的速度都有大幅上升;最大气门升程为1.7 mm,发动机转速为960 r/min时,气门阀座处最大速度达到了140 m/s.在低气门升程下,压缩终了的湍动能最大值较高,且湍动能分布更加均匀.     

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%。     

汽油机连续可变气门升程技术分析与研究

随着油耗法规的逐步严格,国家对于汽车节能减排的要求不断提升,追求汽油内燃机更高的热效率是行业内技术开发的主要方向,连续可变气门升程技术是解决方案之一.连续可变气门升程可以满足汽油机外特性高功率需求,又可以实现汽油机小负荷低油耗的目标.阐述了电液式UniAir、电机械式Valvetronic汽油机连续可变气门升程技术路线...     

汽油机可变进气门相异升程机构研究

提出了汽油机可变进气门相异升程机构方案,通过调整进气凸轮相异角改变两个进气门升程差产生涡流和调整涡流。计算表明当齿轮螺旋角增大、分度圆半径减小时,相异角增大;存在相异角时,两进气凸轮转角不同,转矩与液压平衡力也不同,进气持续期随相异角增大而增加。有限元分析结果显示该机构凸轮轴安全系数为2.04,最大等效应变为6.73×10-4 mm,强度及刚度均符合要求,且不会发生共振。缸内稳流试验证实进气门相异升程能够产生大尺度涡流,并且进气流量几乎不变。当相异角为8°时涡流强度可达0.24,平均流量系数偏差仅为0.93%,滚流随相异角增加略有增强。相异升程汽油机性能试验表明适当的相异角会使中低速转矩提高2.94%,高速功率提高3.03%。     

可变气门相异升程4气门汽油机稳态流动特性

4气门汽油机在双进气门全开的情况下只存在滚流,当关闭其中一个气门后会得到较强的涡流,但流通能力比双进气门全开差.提出可变进气门相异升程概念,研制了可变进气门相异升程凸轮轴.使汽油机在双气门全开的过程中不仅存在滚流,而且在流通能力基本不变情况下得到较强涡流,综合表现出斜轴涡流特性,并可通过调整进气凸轮相异角实时改变两个进气门的升程差,满足汽油机不同工况对缸内大尺度气体运动的不同需求.试验表明:在不同相异角、相同凸轮轴转角下,流通系数变化不大;相同凸轮轴转角下,涡流比、滚流比和无因次斜轴涡流比随着相异角的增加而增大,斜轴涡流倾角随着相异角增加而减小;进气过程中产生两次方向相反的涡流和斜轴涡流.     

进排气门相位和升程对汽油机HCCI燃烧控制的试验研究

利用内部高温残余废气加热新鲜充量是实现均质压燃（HCCI）的一种有效方式。设计了几种具有小持续角的特殊进、排气凸轮轴，以满足高内部残余废气率。在Ricardo Hydra 140单缸汽油机上，分别采用不同持续角的凸轮轴研究了进、排气门定时和升程等参数对汽油机HCCI燃烧的影响。试验结果表明，排气门定时对残余废气率和HCCI燃烧有着更强的控制作用。选择合适的气门升程可以拓展HCCI运行范围，升程大的凸轮轴将HCCI运行范围向高速大负荷方向拓展，而升程小的凸轮轴则有利于获得更低的HCCI运行负荷和转速。     

可变气门升程对4气门直喷汽油机缸内气流运动特性的影响

在一台光学可视化4气门直喷汽油机上,利用粒子图像测速(PIV)测试系统对不同最大气门升程(Maximum Valve Lift,MVL)下缸内流场的变化规律进行试验研究,并通过循环分析法对不同的曲轴转角下涡流比以及高、低频湍动能等参数进行分析.结果表明,MVL为1.7mm在距离上止点不同的测量面上,流动都以大尺度逆时针...     

全可变气门机构运动学的仿真分析

分析了BMW的N52发动机可变升程气门机构的机械结构原理,然后对机构进行运动学方程推导,得出气门升程与凸轮转角、偏心轮转角之间的数学关系,编制了发动机全可变气门升程运动学计算程序,可以用来计算全可变气门机构的运动学问题,为以后进行动力学计算作准备。     

某型汽油机降油耗分析计算

为了满足国家乘用车第3阶段油耗法规,应用AVL Cruise软件对某汽油机车型进行降油耗仿真计算,找出了此型汽油机在整车测试循环工况中的一些关键工况,利用AVL Boost软件对这些工况点进行了优化计算并提出了优化方向,通过对气门升程曲线的优化和设计合适的进气可变气门正时(VVT)控制策略,以满足在保持原车动力性能的基础上降低整车循环工况油耗,采用自主开发的配气机构软件以及AVL EXCITE Timing Driver软件进行配气机构优化设计,仿真结果证明达到预期效果。     

发动机燃油消耗评估方法

简介了燃油消耗测量方法中的容积法、质量法以及碳平衡法的测量原理,讨论了使用上述不同测试方法时试验系统的区别,陈述了各种方法对硬件的要求,比较了碳平衡法中定容取样系统和开式排气稀释取样系统的区别,分析了应用碳平衡法与传统油耗测量方法试验结果差异的原因。     

进气VVT对低压EGR汽油机油耗影响研究

基于一台带有低压废气再循环(EGR)回路的小排量增压进气道喷射(PFI)发动机,研究了进气正时(VVT)对低压EGR汽油机油耗与燃烧特性的影响。结果表明:EGR率越小,泵气损失越大,EGR率较小时泵气损失随EGR率的变化程度较小,EGR率较大时泵气损失随EGR率变化程度较大;进气门开启时刻相对于上止点提前或滞后均会使泵气损失减小。在1 850r/min、0.45MPa工况下,进气门在上止点前10°、28°曲轴转角和上止点后24°曲轴转角开启可使泵气损失依次减小2.3%、11.9%和18.8%;进气门开启时刻越提前或迟后,EGR率越大,对应的燃烧持续期和滞燃期越大,燃油消耗率越小;与原机相比(燃油消耗率为294.49g/(kW·h)),综合优化EGR率和进气门开启时刻后(EGR率为10%、进气门开启时刻为上止点后25°曲轴转角)的最佳燃油消耗率为283.44g/(kW·h),可使燃油消耗率提高3.8%。     

添加剂对汽油机油耗及排放影响的试验研究

针对汽油机热效率较低的问题,将两种汽油添加剂M1、M2分别以体积分数1‰和2‰添加到汽油中,在发动机试验台架上考察了两种添加剂对发动机油耗率、缸压、瞬时已燃燃料质量分数(MFB)和排放的影响.试验结果表明:加入添加剂后发动机平均油耗率比原机有所降低,加入1‰体积分数M1后发动机平均节油率达到3.41%.添加剂M1的节油效果比M2明显,但当添加量大于2‰时,发动机在高负荷出现爆震.加入该添加剂后发动机缸压峰值升高,缸压和MFB峰值所对应的发动机曲轴转角提前.同时,加入两种添加剂能够改善发动机在中低负荷阶段的HC、CO排放,但NOx排放比原机有所增加.     

容积式油耗仪流动方程与标定方法的研究

介绍应用不可压缩粘性流体的片流（层流）运动理论,建立,推导燃油流动方程,揭示了汽油机用容积式油耗仪传统的容积标定方法存在的问题,并研制出较精确的标定装置,为标定油耗仪提供了科学依据和方法。     

基于PEM与子空间方法的汽油机空燃比动态模型辨识

汽油机空燃比控制常建立在进气道油膜动态辨识的基础上,难以从宏观上考虑发动机运行参数对缸内空燃比的影响.利用子空间辨识N4SID算法研究发动机多参数下的空燃比动态模型.由于N4SID算法辨识出的模型的精度比较差,进一步研究利用预报误差法(PEM)优化子空间N4SID算法辨识出的模型,提高模型精度.结果表明,N4SID方法计算效率较高,但辨识精度较差.利用PEM方法优化N4SID算法所计算出的结果,提高了模型精度,并保持了较高的辨识效率.     

甲醇/汽油双燃料发动机燃料转换控制研究

为了从根本上解决环境污染和能源短缺问题,提出了甲醇/汽油双燃料发动机的燃油供给系统方案,并对双燃料系统的控制转换方式进行了研究,提出了双燃料系统控制方案,实现了甲醇燃料供给与汽油燃料供给系统的并行使用,它利于燃料的最优合理利用,同时满足了环保要求。     

分隔扫气2冲程汽油机节油的试验研究

本文提出了一种新的扫气方式——分隔扫气方式,并介绍了在回流扫气式通用2冲程汽油机上应用分隔扫气的技术,降低了汽油机的燃油消耗率。分隔扫气2冲程汽油机的油耗率平均比原机降低14.3％。     

二次燃油喷射对摩托车汽油机性能影响的试验研究

利用发动机台架试验,对二次燃油喷射技术在摩托车汽油机上的应用进行了研究。结果表明:进气道喷射式摩托车汽油机存在附壁油膜以液体形式进入气缸的现象。发动机性能与附壁油膜挥发量有直接关系,节气门开度较小时,喷油时刻推迟将导致附壁油膜挥发时间变短,从而减少附壁油膜挥发量,使发动机的功率下降、排放恶化;节气门开度较大时,机体温度较高、进气流速较大,改变喷油时刻对发动机动力及排放性能基本无影响;膨胀冲程喷射燃油所占比例较大时,附壁油膜挥发量较大,发动机动力性能较好。     

基于气道喷射的汽油机全负荷工况燃油喷射控制策略研究

通过对一台气道喷射式汽油机应用模拟仿真方法,研究了喷油器参数对混合气形成过程的影响;通过试验分析,研究了不同燃油喷射时刻对全负荷工况下动力性与排放的影响。仿真与试验结果表明:喷油器改进设计后,通过对喷油器喷雾角度、安装角度及安装位置的调整,能够形成开阀喷射所需要的均质混合气;通过对燃油喷射时刻的寻优发现,在全负荷工况,转速为1 200~5 600r/min下,存在最佳开阀喷射的喷油结束角(EOI),EOI为420°曲轴转角时,发动机动力性与闭阀喷射相比能够提升了1%~2%,且THC排放保持不变。而转速为6 000r/min时,闭阀喷射的动力性较佳。