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泵气损失大、机械效率低是影响汽油机部分负荷燃油经济性的主要原因,基于全可变气门机构的无节气门控制负荷技术是改善传统汽油机燃油经济性最为有效的途径之一。论文分析了泵气损失产生的原因,提出了采用全可变气门机构,通过提高进气过程缸内压力,缩短进气持续期来控制泵气损失。开发了全可变气门机构汽油机,研究了采用进气门升程控制、进气门相位调整以及内部EGR调整三种控制模式对泵气损失的影响规律,分析了不同模式对燃烧过程的影响及节油效果。论文研究了进气门升程和相位对进气量的控制规律,根据电压输出波形特征,改进了热膜流量计输出算法,建立了进气量测量模型。论文研究了进气门升程控制负荷对泵气损失控制作用及其节油效果。结果表明,采用进气门升程控制,泵气损失可以降低10%到30%,指示燃油消耗率可以降低2.5%到12.6%。同时气门升程减小,降低了气门机构的机械损失,可以提高机械效率,降低有效燃油消耗率,中低转速有效燃油消耗率可以降低5.7%-22%,节油效果明显。怠速试验表明,采用进气门升程控制与节气门控制相比,指示燃油消耗率可以降低16%,HC排放降低17%,CO排放降低60%,NOx排放相当,因此采用进气门升程控制可以明显改善怠速性能。研究了进气门相位对泵气损失影响,结果表明,进气门开启时刻对泵气损失有很大影响,进气门开得越晚,泵气损失增加越多,为了实现最优的节油效果,可以采用进气门早开早关的控制策略。进气门控制对燃烧过程影响研究表明,采用气门升程控制负荷,与节气门控制相比,燃烧速度降低,持续期变长,影响了燃油经济性的改善效果。利用PIV光学测量技术研究了气门升程与节气门控制负荷两种控制策略下缸内流场的特性。结果表明,气门升程控制负荷条件下缸内湍流脉动减弱是造成燃烧持续期长的主要原因。论文研究了排气门相位和升程对内部EGR控制作用,内部EGR率对泵气损失及对燃烧过程的影响规律。结果表明,采用内部EGR控制,可以实现泵气损失降低10%～25%,但燃烧过程恶化,燃烧持续期增加,在小EGR率情况下,油耗略有改善。EGR率增加,NOx和HC排放会降低,但指示油耗会有所上升。