第3期（总第230期） 2017年6月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
可变气门升程与正时对直喷汽油机
缸内流动特性的影响齐景晶，钱叶剑，罗琳，龚袁，邵小威，赵鸭（合肥工业大学汽车与交通工程学院，安徽合肥230009）
No.3(Serial No.230)
Jun.2017
摘要：利用CFD三维数值模拟软件模拟了1台红内直喷汽油机的进气及压缩过程，分析比较了不同最大气门升程及透气正时下缸内流场的变化规律，结果表明；减小最大气门升程可以使进气行程中缸内气体的速度及满动能显著增加，但在压缩末期的滚流比要略小；在小气门升程下，进气门早开或者晚开都会使得进气过程的端动能显著增加，在距上止点5mm，10mm，15mm的3个横截面上，早开和晚开进气门会使最大平均满动能分别增加 28.29%和43.47%，20.7%和40.81%，23.07%和49.58%，但在压缩后期间，进气门早开或者晚开时对缸内的平均动能影响不大；在小气门升程下，进气门的开启时间对压缩末期端动能的分有较大的影响，早开或者晚开进气门会使缸内的满动能趋于一致。
关键调：直喷式汽油机；可变气门升程；可变气门正时；流场；渊动能；滚流比 DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2017.03.004
中图分类号：TK413.44
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)03-0020-07
随着排放法规的日益严格，汽油机缸内直喷技术(GDI)由于其优越的特性，成为汽油机发展的重要方向之一。由于缸内直喷汽油机将燃油直接喷人气缸，燃油蒸发吸热使得缸内的温度和爆震倾向降低，充气系数提高，且爆震倾向降低可以使压缩比提高，从而获得燃油经济性的大幅度提升。然而无论对于传统的进气道喷射（PFI)汽油机还是缸内直喷汽油机，其负荷都是由节气门控制。除全负荷外，其余工况都需要节气门控制发动机的进气量，节气门的存在使得进气压力降低，从而造成泵气损失，以致热效率降低。可变气门升程（VVL)技术的出现使得取消节气门，通过调节有效排量来控制负荷成为可能。VVL技术不仅能控制缸内气流的运动，还能将泵气损失减小到接近于o")，还可以提高燃油经济性2)。国外对VVL技术的研究较早，并且在 20世纪就已将VVL投人实际应用。1989年本田公司首先将VVL技术投人其旗下的产品中。随后，世界上其他汽车厂商也纷纷发展可变气门升程技术，如奥迪公司开发的AVS(AudiValve-liftSys-tem），宝马公司开发的Valvetronic，丰田公司开发的Valvematic。与国外相比，国内对VVL技术的
收稿日期：2017-03-18；修回日期：2017-05-31
研究起步较晚，有一定的差距。天津大学的主天友(3-4]、谈秉乾(")、赵昌普[6-1]等研究了可变气门升程对缸内流场的影响。胡顺堂等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，结果表明，在部分负荷，采用气门升程技术控制负荷可以有效地减小泵气损失并提高燃油经济性。张士强可等在一个4气门发动机上研究了2个进气门升程相异时发动机稳态流动的特性。以上研究主要针对气门升程变化时汽油机的缸内流动特性，但针对可变气门升程及正时结合对汽油机缸内流场特性的研究较少。鉴于此，本研究建立了GDI汽油机的三维模型，模拟了可变气门升程与正时结合时GDI汽油机缸内流场并进行了分析，以期为可变气门正时与升程技术的应用提供理论参考。
模型的建立与验证
研究对象是某4缸GDI汽油机，其技术参数见表1。为了研究不同气门升程及正时下气缸内流场的变化，将原机的最大气门升程（MVL)6.98mm变为3.98mm，并配以不同的进气门开启时间（rvo），
基金项目：国家白然科学基金（51676062），安徽省自然科学基金（1708085ME102）
作者简介：齐景晶（1993一）.男，硕士，主要研究方向为动力机械燃烧及排放：cslgqj@163.com，