【《多变气门升程研究现状文献综述》3000字】

多变气门升程研究现状文献综述随着可变气门技术的发展，使得气门升程不再拘泥于单一的形式。得益于仿真软件的进步，研究人员能够更方便地对不同配气相位的气门运动规律进行计算探索。对于配气相位而言，对发动机性能影响最大的是进气迟闭角。根据气门运动规律和配气相位的不同，可以将多变气门升程的研究主要分为三类：进气门早关或晚关（米勒循环）、进气门多次开启和排气门多次开启。（1）进气门早关或晚关米勒循环是通过调整进气迟闭角来使膨胀比大于有效压缩比的一种热力循环形式。米勒循环的实现方式有两种，一种是在下止点之前完成进气门落座（EIVC），通过减少缸内的新鲜充量来使有效压缩比降低；另一种是使进气门在下止点之后延迟关闭（LIVC），通过活塞上行将缸内的部分气体排回进气管内，直到进气门完全落座之后活塞才开始将缸内气体进行压缩，使有效压缩比降低。针对米勒循环的两种实现方式，Li[38]等人研究了EIVC和LIVC对于高增压高压缩比直喷汽油机燃烧性能的影响，研究表明EIVC在减少泵气损失方面比LIVC更有优势，但是其放热速率比LIVC慢；在小负荷工况下由于降低了泵气损失，使得EIVC和LIVC都能够提高燃油经济性，但在大负荷工况LIVC比EIVC的抗爆性和燃油经济性更好。Hasan[39]等人研究了进气门早关对于排气温度的影响，通过采用可变正时技术改变进气门关闭时刻，研究结果表明由于容积效率的降低使得排气温度提高了65°C，它能够将排气温度能够达到250°C以上。此外，由于吸入气缸内的空气较少，泵气损失降低的同时提高了系统的燃油效率。上海理工大学褚超美[40]等人提出了一种利用柴油机米勒循环来降低缸内充量温度升高的方法。通过进气门晚关米勒循环与排气门二次开启相结合的方式，利用仿真软件对进气门晚关时刻对缸内温度的影响进行了探究。研究结果表明选择合理的米勒循环LIVC相位能够降低压缩终点的缸内温度，同时能够使氮氧化物的排放降低19.6%。（2）进气门多次开启针对进气门多次开启技术，目前多数学者是对进气门在排气冲程二次开启进行了研究。通过在排气冲程中使进气门二次开启，能够将缸内部分高温废气被活塞强制推回进气道内，并在随后的进气冲程中与新鲜空气一起流回气缸内，参与下一循环的燃烧。Peter[41]以一台V6柴油发动机为研究对象，采用可变气门正时的方法对几种内部废气再循环策略进行了初步研究，以匹配不同负荷和转速下的运行条件。他认为，采用进气门在排气冲程二次开启策略能够有效实现内部EGR。其余国外学者[42-44]也对不同EGR策略进行了对比研究，研究结果表明在一定负荷下采用进气门二次开启策略能够有效实现燃油消耗率和氮氧化物排放的折中关系。通过采用进气门二次开启策略实现内部EGR与外部EGR耦合控制能够更好地控制柴油机燃烧和排放特性[45]。南京理工大学孙宾宾[46]等人通过使用AVLBOOST仿真软件，在进排气门正常开启的基础上，仿真计算了单进气门在排气冲程二次开启来实现内部EGR以降低NOx排放的方案。结果表明，该方案与进气门早关策略相配合能够大幅度降低NOx的排放。昆明理工大学的陈贵升[47]等人研究了进气门二次开启对柴油机性能及排放的影响，研究表明使用进气门二次开启能够降低缸内最大燃烧压力，降低幅度随着气门升程的增大和开启时刻的推迟而增大。当二次开启升程为2.4mm，开启相位为210°CA时，能够减少58%氮氧化物的排放量，但代价是有效热效率降低了2.8%，有效燃油消耗率增加了2.9%。（3）排气门多次开启内部EGR是降低NOx排放的有效措施之一[48]，目前关于排气门多次开启技术的研究主要是用来实现内部EGR[49][50]及排气制动[51]。循环废气量的自动调节是内部EGR技术推广应用的关键，为了解决柴油机IEGR率精确控制的难题，上海理工大学的申震[52]等人提出了一种利用排气凸轮副凸起控制排气门在进气冲程中二次开启的方法（如图1-4）。他们利用仿真软件计算了二次开启的升程、开启相位以及开启持续期对IEGR率的影响。仿真结果表明，影响IEGR率的最主要因素是二次开启的气门升程，在一定的相位区间内，IEGR率随着气门升程的增大而明显增加；开启持续期和开启相位对于调控IEGR率的影响微乎其微。褚超美[53]、谭建勋[54]、李文祥[55]等人也进行了相似的研究，他们通过建立GT-Power模型对排气管内废气流动状况进行计算，从而得到了排气副凸起设计参数的选择范围，仿真计算了副凸起升程、相位和持续期等参数对柴油机动力性、经济性和内部EGR的影响规律。图1-4能够实现排气门二次开启的排气凸轮吉林大学韩林沛[56]等人研究了排气门二次开启不同参数对于EGR分层效果的影响。研究表明，当排气门在进气冲程前期开启时，回流废气的运动不规则，其与新鲜充量的分层效果较差；当排气门在进气冲程后期开启时，回流废气会与新鲜充量的分层效果较好；当排气门在排气冲程后期开其升程较大时，缸内滚流运动减弱，从而降低了回流废气在滚流外围的旋转幅度。吉林大学刘发发[57]、潘曦曦[58]等人利用GT-Power等仿真软件，研究了排气门二次开启策略对可控自燃燃烧的影响。计算结果表明排气门二次开启相位和进气门关闭时刻对可控自燃燃烧的影响较大。排气门多次开启的另一个用途是实现排气制动，皆可博[59]就是其中的典型代表。图1-5示出了皆可博排气制动原理：排气门在压缩冲程中后期开始打开，缸内气体经过压缩后释放到排气管内，这样在膨胀冲程中便没有燃油燃烧给与曲轴的动能，从而达到柴油机减速的目的。如果能够配合排气门在排气上止点前提前关闭的方式，便能够实现二冲程制动，提高发动机制动效率。图1-5皆可博排气制动气门升程中国一汽的邓金金[60]等人开发了一种专用制动凸轮技术，其所用方式是在凸轮轴上增设了一个制动凸轮，并在此凸轮上面设置了两个凸起，分别能够使排气门在进气冲程接近下止点和压缩冲程上止点时再次开启，如图1-6所示。经过发动机性能仿真和实验结果证明，这种将排气门三次开启的方式能够使驾驶员踩制动踏板的次数降低75%。图1-6专用制动凸轮技术参考文献唐葆君,刘江鹏.中国新能源汽车产业发展展望[J].北京理工大学学报(社会科学版),2015,17(02):1-6.刘春辉.2019年中国汽车市场发展回顾及2020年展望[J].汽车与配件,2020,4:50-53.何沙,吉安民,杨喆.基于我国石油对外依存度的石油安全策略研究[J].西南石油大学学报(社会科学版),2011,13(03):1-6+8.张文亮,武斌,李武峰,等.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术,2009,33(04):1-5.李洪言,赵朔,刘飞,等.2040年世界能源供需展望——基于《BP世界能源展望(2019年版)》[J].天然气与石油,2019,37(06):1-8.ReitzRD,OgawaH,PayriR,etal.IJEReditorial:Thefutureoftheinternalcombustionengine[J].InternationalJournalofEngineResearch,2020,21(1):3-10.KwanheeC,HyungminL,InGH,etal.Effectsofvariousintakevalvetimingsandsparktimingsoncombustion,cyclicTHCandNOXemissionsduringcoldstartphasewithidleoperationinCVVTengine[J].JournalofMechanicalScienceandTechnology,2008,22(11):2254-2262.韦夏夏,谭宗勇,陈梦寅,等.应对国六排放的柴油机尾气NOX催化转化剂的试制研[J].车用发动机,2021,252(01):69-74+81.LiQY,LiuJP,FuJQ,etal.Comparativestudyonthepumpinglossesbetweencontinuousvariablevalvelift(CVVL)engineandvariablevalvetiming(VVT)engine[J].AppliedThermalEngineering,2018,137:710-720.何仁,沈海军,杨效军.商用汽车辅助制动技术综述(英文)[J].交通运输工程学报,2009,9(02):50-59.DallaN,Macklini,ThompsonDM,etal.Effectsofvalvetiming,valveliftandexhaustbackpressureonperformanceandgasexchangingofatwo-strokeGDIenginewithoverheadvalves[J].EnergyConversionandManagement.2016,123:71-83.魏枫展,张晋群,常英杰,等.全可变液压气门运动特性及其泵气损失[J].内燃机学报,2020,38(01):57-63.JesúsB,SantiagoM,RicardoN,etal.EvaluationofmassiveexhaustgasrecirculationandMillercyclestrategiesformixing-controlledlowtemperaturecombustioninaheavydutydieselengine[J].Energy,2014,71:355-366.YanBW,WangH,ZhengZQ,etal.TheeffectsofLIVCMillercycleonthecombustioncharacteristicsandthermalefficiencyinastoichiometricoperationnaturalgasenginewithEGR[J].AppliedThermalEngineering,2017,122:439-450.CanC,AhmetU,HamitS,etal.EffectsofvalveliftonthecombustionandemissionsofaHCCIgasolineengine[J].EnergyConversionandManagement,2015,94:159-168.陈勤学,崔可润,朱国伟.可变气门系统的研究与发展[J].车用发动机,2002,139(03):1-5.王天友,刘大明,张学恩,等.可变气门升程下汽油机缸内气体流动特性的研究[J].内燃机学报,2008,26(05):420-428.MilloF,LuisiS,StroppianaA,etal.Effectsofdifferentgeometriesofthecylinderhe