在节能环保要求和电动汽车冲击的双重影响下,提高燃油经济性已经成为内燃机行业继降低排放之后的新挑战。进气门早关无节气门汽油机通过改变进气门升程曲线的最大高度和开启持续期进行负荷调节,能够避免节气门节流损失,对于提高预混汽油机中小负荷下的燃油经济性十分有效。但无节气门汽油机在降低泵气损失的同时也存在着缸内燃烧恶化的问题,而进气压缩过程中的缸内流动对于压缩末期湍动能及汽油机的火焰传播速度具有非常重要的影响。因此,缸内流动组织是进气门早关无节气门汽油机研究的重要组成部分。首先,选取2000r/min、0.189MPa小负荷工况对进气门早关无节气门汽油机和传统节气门汽油机进行台架试验,并利用CONVERGE搭建对应的三维瞬态仿真模型,研究两种模式的缸内工作过程差异。结果表明,进气门早关模式下的缸内最高爆发压力降低,出现位置大幅延后,不利于指示功的转化。对仿真结果的三维流场进行分析发现,缸内滚流比明显减弱,不利于在压缩后期向湍流运动转化,点火时刻湍动能下降36.5%,是导致进气门早关无节气门汽油机燃烧恶化的一个重要原因。其次,为了进一步研究进气门早关负荷控制方式在进气压缩过程中对缸内流动的影响,选取2000r/min、3500 r/min和5000 r/min三个转速以及实测的三条对应不同负荷的进气门升程曲线组成9个工况点,对比分析进气门早关无节气门汽油机缸内流动特点随负荷及转速的变化规律。结果表明,小负荷下的进气门最大升程较小,可以在进气过程中获得较高的湍动能峰值;但随着进气门的提前关闭以及充量系数较低,更大的衰减幅度和更长的衰减持续期导致点火时刻缸内湍动能反而更低。而随着转速的增加,上述状况得到一定改善。然后,为增强缸内气流运动提出了一种螺旋槽进气门结构,利用气道稳态试验进行性能评价的同时结合稳态流动计算模型对流动规律进行分析。结果表明,螺旋槽结构能够有效地组织起涡流运动,且在低气门升程时作用更加明显;但其在小负荷下的节流损失也相应增加,并且会随着转速的升高而增大。最后,利用工作过程仿真评价螺旋槽进气门在进气门早关模式下对缸内流动、燃烧的影响。保持2000r/min、0.189MPa时的参数不变,将原机一个进气门替换为螺旋槽进气门后发现,缸内宏观流动加强,点火时刻湍动能提升9.1%,火焰传播速度加快,最高爆发压力出现位置提前4.5° CA,说明螺旋槽进气门在该工况下可以一定程度上改善缸内的流动与燃烧过程。