摘 要

相比于传统奥托循环，米勒循环在同等排量下为保证膨胀比大于压缩比会造成进气不充分，带来高负荷区动力性不足和整机功率密度低的问题。目前可使用米勒-奥托组合循环来解决奥托循环部分负荷下燃油经济性差和米勒循环大负荷下动力性不足的问题。首先在AVL-BOOST中建立奥托循环原型机模型，完成模型验证后运算获得奥托循环万有特性数据并做出MAP图。然后通过改变进气门关闭时刻获得一系列进气凸轮型线来实现米勒循环，综合燃油经济性与动力性选出最适曲线用于获得米勒循环万有特性曲线图。选择类似于奥迪AVS双进气凸轮机构实现米勒循环与奥托循环的切换。对比分析后将同转速下奥托循环扭矩比米勒循环表现好的数据以及同转速相近扭矩下油耗表现较好的米勒循环数据选出，做出米勒-奥托组合循环的MAP图。最后通过改变最大气门升程优化凸轮型线提高米勒循环区的性能。

关键词：汽油机；米勒-奥托组合循环；AVL-BOOST;仿真优化

Abstract

Compared with the traditional Otto cycle, Miller cycle in the same displacement to ensure that the expansion ratio is greater than the compression ratio will cause inadequate intake, resulting in the lack of power in the high load area and low power density of the whole machine. At present, Miller Otto combined cycle can be used to solve the problems of poor fuel economy under part load of Otto cycle and insufficient power under large load of Miller cycle. First, the prototype model of Otto cycle is established in avl-boost, and the universal characteristic data of Otto cycle is obtained after the model verification and map is made. Then a series of inlet cam profiles are obtained by changing the closing time of inlet valve to realize Miller cycle. The optimal curve is selected by combining fuel economy and power performance to obtain Miller cycle universal characteristic curve. Similar to Audi AVS double intake cam mechanism, Miller cycle and Otto cycle can be switched. After comparison and analysis, the Miller cycle data with better performance of Otto cycle torque than Miller cycle at the same speed and the Miller cycle data with better performance of oil consumption at the same speed and similar torque are selected, and the map of Miller Otto combined cycle is made. Finally, the performance of Miller cycle area is improved by changing the maximum valve lift to optimize the cam profile

Key Words: Gasoline Engine; Miller-Otto combination cycle ；AVL-BOOST；Simulation Analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文研究的内容 3

第2章 Otto循环原型机一维模型的建立 5

2.1 AVL-BOOST软件简介 5

2.2原型机一维模型的建立 5

2.2.1数据准备 5

2.2.2原型机一维模型的建立 6

2.3参数输入 6

2.3.1基本参数 6

2.3.2设置全局变量 7

2.3.3燃烧与传热模型 9

2.3.4进排气系统设置 11

2.4模型验证 13

2.5运行结果 14

2.6本章小结 14

第3章Miller-Otto组合循环 16

3.1两种米勒循环实现方案的比较 16

3.2不同LIVC方案的比较 17

3.3采用LIVC30时的米勒循环MAP图 19

3.4 Miller-Otto组合循环实现方法 19

3.4.1 奥迪AVS系统 19

3.4.2 组合循环拟采用的实现方法 20

3.5 Miller-Otto组合循环MAP图 21

3.6 本章小结 22

第4章 凸轮型线的优化 23

4.1原方案凸轮型线 23

4.2凸轮型线优化方案 23

4.3本章小结 25

第5章 总结与展望 26

5.1总结 26

5.2展望 26

参考文献 28

致 谢 30

附录 31

附录A 全负荷时模型验证数据 31

附录B 奥托循环万有特性实验数据 31

附录C 不同米勒循环策略的气门升程数据 34

附录D 选定工况下不同LIVC方案比较 35

附录E LIVC30的万有特性数据 35

附录F 组合循环MAP图数据 37

附录G LIVC30不同优化方案气门升程 41

附录H 气门升程优化方案对比 42

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

进入二十一世纪之后，全世界经济的高速发展使得汽车保有量迅速增加,由此带来的环境污染和能源短缺问题也愈发严重。据统计，全球石油消耗量超过50%用于交通运输领域，并且这一占比还在逐年提升。为解决上述问题，各国纷纷出台了愈发严苛的油耗和排放法规。我国已出台第四阶段油耗法规国Ⅵ标准，要求乘用车新车平均油耗降至5.0L/百公里。为达到这一要求，车企纷纷着力推动混合动力和纯电动汽车的研究和量产，但据美国能源信息署预测，直至2040年前传统石油产品仍将是乘用车的主要动力来源。

各大汽车生产商开发了许多提高汽油机的热效率的技术，用来达到节能减排的目的。比如分层稀燃，可变配气机构，可变压缩比，增压小型化，缸内直喷，各种低温燃烧技术，废气再循环等技术。其中使用米勒-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。