CN103422995A - 一种四冲程汽油机动力循环的气门升程参数设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种为实现膨胀比大于压缩比的四冲程汽油机动力循环的气门升程参数设计方法，包括气门最大升程和持续期（持续期即气门开启到关闭的曲轴转角，以°CA表示）参数，和气门的相位参数。以该参数设计的进气门升程通过相位调节，以控制进气门关闭的时刻，实现有效压缩比在大范围内变化，实现膨胀比大于压缩比，再配合很高的汽油机几何压缩比，能够进一步提高汽油机的循环热效率；同时极大地降低泵气损失；并且在外特性起到抑制爆震的作用。
Description
技术领域
本发明涉及发动机动力循环燃烧系统参数的选择，以及配气机构的具体设计。
背景技术
常规动力循环的汽油机，其膨胀比与压缩比相差不大，且因受爆震的限制几何压缩比普遍不高，因此气体燃烧后并未得到充分膨胀用来做功，就被排除汽缸，相当于受膨胀比限制而浪费了能量。但是提高膨胀比就必须提高几何压缩比，爆震倾向将大大增加，常规气门升程无法胜任高压缩比的汽油机。
为使发动机换气过程更加完善以获得更大的进气效率，从而获得更大的扭矩输出，排气一般都在膨胀冲程后期开启，叫作排气提前角。排气提前开启，导致实际的膨胀冲程没有几何上的活塞行程那么长，进一步损失膨胀功。
汽油机靠节流进行量调节以控制负荷。因此，在小负荷有很大的泵气损失。
发明内容
本发明提出四冲程汽油机动力循环的气门升程参数设计方法，目的就是提高几何压缩比以提高膨胀比，减少发动机的膨胀损失，并降低泵气损失，以提高循环热效率，同时，避免发动机在大负荷带来的爆震倾向增大问题。
本发明的技术方案如下：
一种实现膨胀比大于压缩比的四冲程汽油机动力循环的气门升程参数设计方法，其特征在于，各参数按以下数据取值：
气门最大升程参数：进气门最大升程参数为9mm，上下偏差1mm；排气门最大升程参数为9mm，上下偏差1mm；
（1）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA。排气门0mm持续期265°CA；
气门的相位参数：进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；排气门升程关闭0mm的位置为371°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
（2）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA。排气门0mm持续期265°CA；
气门的相位参数：排气门进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；排气门升程关闭0mm的位置为371°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
（3）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA；
气门的相位参数：进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
所述气门的相位参数，均指进排气门在初始位置即进气最滞后位置和排气最提前位置的相位参数；所述0mm持续期，指气门开启0mm至关闭到0mm之间的曲轴转角；所述1mm持续期，指气门开启到1mm位置至关闭到1mm位置的曲轴转角。
本发明主要针对的是带双可变气门相位器的发动机。
本发明主要通过控制进气门关闭时刻，使其大大的晚于常规汽油机的关闭时刻，实现高膨胀比的同时，其有效压缩比与常规的汽油机相当，以解决伴随的高压缩比带来的爆震倾向增加，从而提高循环热效率。本发明的进气门关闭时刻明显滞后于常规汽油机的近期关闭时刻，滞后30°CA左右。使用本发明的发动机，其大部分发动机工况的油耗比仅带DVVT时的发动机降低5%左右。
本发明在低负荷进气门关闭最晚，汽缸有效容积最小，达到与传统气门升程相比的扭矩的情况下，需要明显提高进气压力，这使得泵气损失明显降低。
进气门晚关在高负荷实现低的有效压缩比，以降低爆震倾向。
但是过晚的进气门关闭，会使得有效压缩比过低反而损失循环热效率；同时导致缸内的压缩温度压力较低，容易发生失火。
本发明的关键是寻找一个合适的进气门最晚关闭时刻，既实现最大可能的节油效果，又不至于在外特性因为爆震损失过多扭矩。这与发动机燃烧系统的其他参数密切相关。在一定的压缩比和点火能量下，通过热力学软件对降低泵气损失效果的计算，爆震模型对外特性高压缩比爆震倾向的计算，对每一具体发动机，可以较准确地得到本发明中的参数，以有效地实现阿特金森循环。该气门关闭时刻（0mm的相位）为661°CA~681°CA。
本发明同时也适用于非VVT的发动机。
附图说明
图1为本发明所述参数示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，“进气门升程-A”表示进气门升程最滞后的位置，也是本发明中所说的进气门升程初始位置。“进气门升程-B”表示进气门工作最提前位置。“排气门升程-A”表示排气门升程最提前位置，也是本发明中所说的排气门升程初始位置。
小负荷排气门升程靠近“排气门升程-B”的位置，进气门升程靠近“进气门升程-A”的位置，提高循环热效率。随着负荷升高，排气门升程从“排气门升程-B”向“排气门升程-A”移动，进气门升程从“进气门升程-A”向“进气门升程-B”移动，以提高动力性。
刹那间图1，各参数按以下数据取值：
气门最大升程参数：进气门最大升程参数为9mm，上下偏差1mm；排气门最大升程参数为9mm，上下偏差1mm；
（1）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA。排气门0mm持续期265°CA；
气门的相位参数：进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；排气门升程关闭0mm的位置为371°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
（2）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA。排气门0mm持续期265°CA；
气门的相位参数：排气门进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；排气门升程关闭0mm的位置为371°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
（3）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA；
气门的相位参数：进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14。
Claims (1)
1.一种四冲程汽油机动力循环的气门升程参数设计方法，其特征在于，各参数按以下数据取值：
气门最大升程参数：进气门最大升程参数为9mm，上下偏差1mm；排气门最大升程参数为9mm，上下偏差1mm；
（1）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA；
排气门0mm持续期265°CA；
气门的相位参数：进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；排气门升程关闭0mm的位置为371°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
（2）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA；
排气门0mm持续期265°CA；
气门的相位参数：排气门进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；排气门升程关闭0mm的位置为371°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
（3）气门持续期参数：进气门0mm持续期295°CA，权利要求285°CA~305°CA；1mm持续期225°CA，权利要求220°CA~230°CA；
气门的相位参数：进气门升程关闭0mm的位置为671°CA，对应持续期权利要求为661°CA~681°CA；
相应的发动机几何压缩比为12~14；
所述气门的相位参数，均指进排气门在初始位置即进气最滞后位置和排气最提前位置的相位参数；所述0mm持续期，指气门开启0mm至关闭到0mm之间的曲轴转角；所述1mm持续期，指气门开启到1mm位置至关闭到1mm位置的曲轴转角。
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| CN103422995A true CN103422995A (zh) | 2013-12-04 |
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| CN (1) | CN103422995A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104533564A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 朱譞晟 | 一种双重阿特金森循环内燃机 |
| CN112282943A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 吉林大学 | 一种基于有效热效率的质调节式发动机的压缩比控制方法 |
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2013
- 2013-08-19 CN CN2013103611002A patent/CN103422995A/zh active Pending
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| CN104533564A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 朱譞晟 | 一种双重阿特金森循环内燃机 |
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