全可变气门米勒循环发动机的进气性能分析(2)
3.2 进气量预测模型 13
3.3 结果分析 14
结 论 15
致 谢 16
参考文献17
1 绪论
1.1 米勒循环背景知识
米勒循环本质上是奥托循环的一种优化与改进，不是一种新的发动机循环过程。跟转子引擎一样，米勒循环是Ralph Miller在四十年代提出的，但是由Mazda将这一概念变为事实并用于商业中。米勒循环与别的发动机新技术一样，都是想要在满足较低燃油消耗较高的动力特性的同时满足驾驶员的驾驶要求。这一想法是很难实现的，在满足发动机各项性能指标优良的同时还有消耗更少的燃油，实现方式只能是充分地利用燃料所具有的所有能量，米勒循环用一个比较微妙的方法做到了这一点。
发动机的能量都是在做功行程产生的，如果能够让做功行程持续时间久一点，让活塞以较慢的速度通过下止点，就能达到充分利用燃油燃烧能量的目的了。膨胀比是发动机性能参数的一个指标，它是指燃烧气体膨胀后容积与燃烧室容积的比值。米勒循环发动机通过使得膨胀比变大，这样燃油燃烧后的气体膨胀就偏多，其所做的功也就更多。
但是其中有一个问题，膨胀比大的同时压缩比也会变大，压缩比变大很容易产生爆震问题，会影响发动机效能。米勒循环很聪明地将一部分进气冲程中吸入的气体排出去了。它的进气门在压缩冲程开始的时候还是开启状态，导致有一部分混合气被排回到了进气歧管中。这样在原有的压缩比基础上进行之后的做工冲程，就会有很大的动力。也就是说，压缩冲程中，并没有很多气体被压缩，压缩比也不跟膨胀比一样大，通过这样一种方法就可以解决爆震问题的影响。具体方法就是让那个发动机的进气门晚关，比传统发动机的进气门晚三十度曲轴转角左右，这样活塞在通过下止点后，可以在这段时间部分的气体推出去，再利用发动机里的增压系统让混合气保持在进气歧管中，下一个工作循环的时候进气进入气缸里面。
1.2 米勒循环研究应用现状
1.3 全可变气门实现米勒循环的方式
一般发动机的工作都是以等容放热模式进行的。米勒循环是一种混合放热模式的膨胀比较大的循环。如图1.1所示，曲线zb为绝热膨胀线，将曲线适当延长至b”，按曲线b”a”进行等容放热过程，然后再按a”a进行等压放热回到压缩始点，这样形成的模式就是米勒循环，如图可见，εe=（Vc+V”s）/Vc > ε=(Vc+Vs)/Vc，其膨胀比εe大于实际压缩比ε。米勒循环实现的关键是FVVT的应用[12]。
图1.1
米勒循环可以改善发动机在中低负荷下的性能。如图1.2所示，图中曲线组成的封闭区域是泵气损失的大小。如果利用米勒循环，利用全可变气门的方法取消节气门，保证进气量相同，那么进气门只需开到a’点。这样一来，既可以实现图1.1所想要的膨胀比大于压缩比的效果即实现米勒循环，而且此时图中的剖线封闭区域就是新型发动机的泵气损失，比传统发动机的泵气损失要小很多。因此，利用全可变气门技术，取消节气门，进气时间也会变短，这样就可以使得进气冲程中发动机的损失很少，提高了发动机的综合性能。
1.4 全可变气门发动机的原理
全可变气门按照配气机构的不同可以分为以下几类：无凸轮可变配气机构，变凸轮轴相角的可变配气机构，变凸轮与气门间联结的可变配气机构等[7]。本文以无凸轮可变配气机构来改装传统的摩托发动机，建立FVVT米勒循环发动机的模型。