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汽油机通过装载可变气门正时机构(VVT)可以实现无节气门控制负荷,即无节气门汽油机。无节气门汽油机具有泵气损失小和有效压缩比可变的优势,能够实现热效率更高的米勒循环或阿特金森循环,能够有效的降低燃油消耗率,是汽油机节能减排道路上的一大有利技术。本项目组自主研制开发了全可变液压气门机构FHVVS,通过项目组的初步研究发现:通过FHVVS实现气道喷射式汽油机的无节气门控制时,小负荷时燃烧循环波动增大,燃烧速度变缓,燃烧的不稳定性增加,导致其热效率有所降低。为了改善无节气门汽油机低负荷条件下的燃烧性能,本文对增强进气流动的方式、进气流动对无节气门汽油机油气混合、以及进气流动对燃烧性能和燃烧过程的影响进行了研究,主要研究内容如下:(1)对气道喷射式汽油机BJ486EQ的配气系统进行改制并完成试验台架搭建。将自主开发研制的FHVVS系统安装在BJ486EQ汽油机上,采用进气门早关(EIVC)的方式实现汽油机的无节气门控制。对点火试验台架进行改进,使用热膜式空气流量计测量进气过程的质量流量;使用消耗仪测量油耗;在飞轮处安装霍尔传感器,监测曲轴转角信号和上止点信号;在汽油机第四缸燃烧室打孔安装缸压传感器,测量缸内气体燃烧时的压力信号,每个试验工况连续采集大于100个循环的缸压信号,并将其平均值作为放热率等燃烧性能参数的计算依据。(2)通过3D仿真计算对螺旋气门进行优化。使用Hyper mesh软件对安装螺旋气门的进气道模型进行面网格划分;将面网格导入STAR-CCM+软件,采用多面体网格和网格重构进行体网格的生成,并添加局部网格细化,速度梯度越大的位置网格越小。通过分析螺旋气门产生涡流的机理,发现影响其涡流强度的关键结构参数,对叶片螺旋角、导流罩截锥角、叶片数量与长度进行优化计算,获得在一定的流动能力的基础上最强涡流能力的结构参数。(3)对安装螺旋气门的BJ486EQ汽油机缸盖进行气道稳流实验。搭建稳流气道实验台,通过鼓风机抽气,使模拟气缸内的压力低于环境大气压力,形成实验所需压力差;稳压箱和流量调节阀能够维持模拟气缸和大气压力差稳定;叶片风速仪通过计数器直接测量出产生涡流的空气转速;空气流量计测量流过气缸的空气质量。实验验证了仿真计算模型的可靠性,同时发现在小升程时螺旋气门能够产生较为强烈的进气涡流,随着气门升程的开大,其产生的涡流强度逐渐减低。能够产生强烈进气涡流的小气门升程。无节气门汽油机燃烧性能变差的小负荷工况相对应的进气门的开启升程较小,因此,螺旋气门产生的进气涡流能够改善其小负荷工况时的燃烧性能。(4)研究螺旋气门对无节气门汽油机低负荷条件下燃烧性能的改善情况。分别对安装有原机气门和螺旋气门的BJ486EQ气道喷射式无节气门汽油机进行燃烧性能测试,研究分析其产生的进气涡流对燃烧过程、燃烧循环波动、燃油经济性的影响。