第6期（总第239期） 2018年12月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 6 (Serial No 239)
Dec 2018
基于无凸轮式配气型线的汽油机低负荷性能研究
张鹏博，何义团，洪云，陶友东，袁晨恒（重庆交通大学交通运输学院，重庆400074）
摘要：为探究无凸轮式配气型线对汽油机低负荷工况下的性能影响，提高充气效率，降低换气损失，在考虑气门响应延迟与落座冲击的前提下，首先设计了7组无凸轮式进气门型线，得到下止点后10°～100°范围内的多个进气晚关角（6vc），将无凸轮式进气型线代入汽油机整机模型中进行计算，当充气效率最大时，进一步设计了排气早开角（vo)在下止点前10°～60°范图内的6组无凸轮式排气型线。分析了1000r/min，50%负荷时，无凸轮式配气型线对汽油机性能的影响。结果表明：采用无凸轮式进气型线且当Svc为20°ABDC时，充气效率相比原机提高 952%；该进气相位下，进一步设计无凸轮式排气型线并优化vo，当Ev0为40°BBDC时，总排气损失最小，指示扭矩相比原机提升约1688%，当vo为50°BBDC时，燃油经济性最佳，燃油消耗率达到26018g/(kW·h），相比原机降低1491%。采用无凸轮式配气型线，合理优化组合进排气相位，能够有效提高充气效率，降低排气损失，改善发动机动力性和经济性。
关键词：无凸轮式配气型线；进气晚关；排气早开；充气效率 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 06 005
中图分类号：TK41342
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)06-0029-05
配气机构是实现发动机高效换气过程的关键执行机构。合理优化配气机构，确保发动机换气顺畅，直接影响发动机性能
受凸轮轴的限制，传统配气机构的气门正时与
升程不随发动机工况变化而改变，发动机综合性能不能发挥到最优。发动机可变配气机构能在不同工况下显著提高发动机性能[2-3]，宝马的Valvetronic，本由的VTEC及率由的VVTL等是典型的百轮式可变配气机构。而在众多的可变气门驱动机构中，无凸轮轴式配气机构由于不受凸轮型线的制约，气门参数调节更为灵活。赵振峰等5对一种电液驱动无凸轮式配气机构进行了仿真研究，发现该机构可以实现气门开启时刻、气门最大升程、气门关闭时刻、气广时面值等参数的全柔性调节。采用无凸轮轴式配气机构的发动机能够实现进排气门的全可变控制，对于增强发动机的动力性，提高燃油经济性以及改善发动机整体的排放性能具有重要意义[45] 本研究主要针对汽油机进行仿真，通过设计新型无凸轮式配气型线，探究无凸轮式配气型线对汽油机性能的影响。
收稿日期：2018-05-15；修回日期：2018-10-08
1
模型建立与标定
建立发动机一维计算模型，将发动机的几何参数、边界条件、设计的气门升程曲线等参数输入模型中进行仿真计算。
表1和图1分别示出研究用发动机的基本结构参数及一维仿真模型。空气通过进气总管经空滤器进入稳压腔，再通过进气歧管分配至各个气缸，缸内气体燃烧后经排气歧管汇至排气总管，通过催化装置排出。
图2示出模型的标定结果，采用外特性计算得到的扭矩和功率与试验值进行对比。可以看出，试验值与仿真值误差在1%以内，说明模型可信度较高，模型搭建较为合理，能够进行后续仿真计算的研究。
表1发动机模型基本参数
红径/mm行程/mm
86
84
点火顺序 1—3—4—2
压缩比 10 5 : 1
基金项目：重庆市研究生教育创新基金项目（2018S0134）；重庆市重点产业共性关键技术创新专项（este2015zdey-ztzx60014）作者简介：张鹏博（1994一），男，硕士，主要研究方向为发动机性能优化设计与汽车污染排放控制；15523202836@163eom。通讯作者：何义团（1977一），男，教授，主要研究方向为新能源动力设计与性能优化；heyitua163com。
空燃比 14 3