某型2.0升Miller-Otto组合循环汽油机设计与性能分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

目前世界各国日益严格的汽车油耗法规迫使各大汽车生产商采用各种技术来提高汽油机的热效率，达到节能减排的目的。比如分层稀燃，可变气门，可变压缩比，增压小型化，缸内直喷，均质充量压缩燃烧，废气再循环等技术。其中使用组合循环如米勒-奥托（miller-otto）组合循环来替代传统汽油机的奥托（otto）循环的思想引起了各方的关注,米勒循环用在汽油机上主要用来改善中低负荷的燃油经济性。

传统的奥托循环是一种膨胀比与压缩比相等的循环，增大膨胀比可以更好地利用燃烧后的废气具有的高压，若提高汽油机的膨胀比会使得压缩比一起增大，然而实际的汽油机受限于爆震的影响，膨胀比并不能达到理论最佳值。为此开发出了米勒循环和阿特金森循环两种膨胀比大于压缩比的膨胀循环。早期的阿特金森循环发动机通过复杂的曲柄连杆机构，保持压缩行程不变，增加膨胀行程，实现膨胀比大于压缩比。由于结构复杂，不利于普及。典型应用有本田的exlink系列，在曲轴一侧安装了一个偏心凸轮，使膨胀行程大于压缩行程。现在的阿特金森循环通过进气门晚关(livc)使得压缩行程初期排出一部分进气量，达到有效压缩行程小于有效膨胀行程。早期的米勒循环通过气门机构——压缩控制阀在普通发动机上实现了过膨胀循环。现在的米勒循环通过进气门早关(eivc)的策略在压缩行程开始之前使混合气经历一个膨胀过程，对混合气进行内部冷却，以降低发动机热负荷，减少有效压缩行程，而保持膨胀行程不变，由此实现实际膨胀比大于压缩比的膨胀循环。现在的米勒循环和阿特金森循环在实现原理上是相同的，即通过改变进气门正时实现过膨胀循环，可以统称为米勒循环。无论是eivc还是livc都会降低充量系数，使发动机能量密度降低，从而降低了发动机的动力性。从现有的技术手段来看，组合循环主要通过日趋灵活的可变气门驱动（vva）来实现，包括各种可变气门正时和可变气门升程技术等，现有vva 主要分为机械式、电液式、电磁式和气动式等。在众多 vva 机构中，机械式和电液式的研究最为广泛。理论上现在装备了智能可变气门正时系统的汽车都可以实现米勒循环和奥托循环的切换，如丰田的vvt-i技术，马自达的创驰蓝天技术，本田的i-vtec系统等。

为了兼顾燃油经济性与动力性，国内外大量研究人员对在汽油机上使用组合循环进行了大量研究，也有不少车企在其旗下产品上进行了生产实践。

2. 研究的基本内容与方案

本论文在结合现有发动机的基础上，针对某型2.0l miller-otto组合循环汽油机的设计与性能分析，使用米勒-奥托组合循环来解决奥托循环部分负荷下燃油经济性较差和米勒循环大负荷下动力性不足的问题。目前各大汽车厂都是使用先进的可变气门正时策略结合其他诸如可变气门升程技术和egr技术等实现发动机不同工况下使用不同热力学循环方式，兼顾燃油经济性与动力性。利用avl-boost对发动机工况建模，选择乘用车一些常用的工况点（转速/负荷），选取不同进气门正时参数模拟出不同的循环方式。使用cfd软件avl-fire进行缸内流动和燃烧分析。综合以上研究结果得出不同循环方式的适用工况区间。

主要研究内容如下：

（1）miller循环汽油机的工作原理与性能特点；

（2）miller-otto组合循环汽油机的开发技术思路；

3. 研究计划与安排

1-2周（2.24-3.8）：学生查阅文献，提交文献检索摘要

第3周（3.9-3.15）：撰写开题报告，并完成网上提交开题报告，整理论文提纲、设计概要

第4周（3.16-3.22）：进行外文翻译并提交外文翻译译文

4. 参考文献（12篇以上）

[1]周仁杰.米勒循环在传统汽油机上的应用研究[d].天津：天津大学，2016.

[2]崔亚彬，袁中营，郭峰，等.连续可变气门升程技术在汽油机上的应用[j].车用发动机，2019（5）：35-40

[3]许多.米勒循环发动机连续可变气门机构研究[d].辽宁：大连理工大学，2019.