传统四气门汽油机双进气道结构布置、凸轮型线和进气门打开时间均相同，导致同一时刻两个进气门打开程度一样，进气速度及进气量相同，这样造成涡流基本抵消，缸内气体燃油性能下降[1，2]。近年来研究者们采用可变气门技术使缸内气体产生良好的涡流 [3～7]，按照实现该技术的原理，可将其分为凸轮轴调相式、变换凸轮型线式和无凸轮轴式，笔者针对一种新型凸轮轴调相式可变气门配气装置[8，9]，通过综合分析影响进气量的主要参数对缸内气体稳态流动特性的影响，利用正交试验对这些参数进行优化匹配，选出最优参数水平组合，以获得汽油机缸内良好的稳态流动特性。

1 可变气门相异升程装置

传统四气门汽油机配气机构的进气凸轮轴如图1所示。一种新型的可变气门配气机构是通过驱动链轮带动相异升程装置和凸轮轴运动(图2)。相异升程装置的作用是使两个进气凸轮相互旋转，产生一定的角度差(称为相异角)，相异角的存在会使进气门打开的时间不同，气体进入缸内流速不同从而产生涡流效果。

为什么而读书？应该说大部分人读书是为了谋生的，是通过读书获得生存的本领和技能。但是，最高的读书境界不是谋生，而是谋心，是通过读书让自己进入澄明的精神之域。

  

图1 汽油机传统配气机构进气凸轮轴结构

  

图2 可变气门汽油机配气机构进气凸轮轴结构

可变气门汽油机相异升程装置的结构原理如图3所示。芯部齿轮轴6由短销限制在轴向定位端盖1处，限制了芯部齿轮轴6的轴向移动，左边的进气凸轮称为相位超前凸轮，它和外凸轮轴组件5被短销7固定在阶梯轴套8上，右边的进气凸轮称为相位滞后凸轮，由长销10固定在芯部齿轮轴6上。当外凸轮轴组件5转动时，会带动相位超前凸轮转动，其他3个相同位置的进气凸轮由阶梯轴套8带动转动，相位滞后凸轮由芯部齿轮轴6带动，由B-B剖面图可以看出，阶梯轴套8在长销10接触的区域开了一段槽口，这是避免阶梯轴套8在带动相位超前凸轮转动的同时也带动相位滞后凸轮转动。当配气机构需要增大相异角时，液压油从E口进入，推动活塞2向右移动，由于内外齿套4的内外齿轮旋向相反，迫使外凸轮轴组件内齿和芯部齿轮反向旋转，产生相异角；当配气机构需要减小相异角时，液压油从F口进入，原理相似。

  

1 轴向定位端盖，2 活塞，3 活塞轴套，4 内外齿套，5 外凸轮轴组件，6 芯部齿轮轴，7 短销，8 阶梯轴套，9 内凸轮轴组件，10 长销图3 可变气门汽油机相异升程装置结构原理

2 气体稳态流动特性介绍及仿真模型建立

2.1 气体稳态流动特性影响参数及评价指标

新型可变气门汽油机配气机构中影响进气量的主要参数有相异角、进气门座直径、进气终点压力和进气终点温度[10，11]，这些参数对缸内气体稳态流动特性的影响各不相同。进气凸轮相异角变大，进气门打开的时间差就会变大，气体流入缸内的速度就会不同，更容易产生涡流效果。在整个进气过程中，进气门处的流通截面积最小且变化较大，进气量损失大多发生在该位置[12]，改变进气门座的直径可以改变进气量的损失。进气道压力不同，充量密度不同，进气道压力可以通过增压设备来实现。进气终点温度也是通过改变充量密度来改变进气量的。

采用SolidWorks软件建立进气门、排气门、汽缸和气道的三维模型，然后导入ANSYS Workbench中的流体分析模块CFX中，划分网格，设置边界条件，根据相异角的不同改变相位滞后凸轮所控制的进气门升程，根据进气终点压力和温度设置气体进入缸内的状态，进行流体特性分析。图4为本次建立的CFX仿真模型。

2.2 仿真模型的建立

  

图4 可变气门汽油机进气门、排气门、汽缸和气道的CFX仿真模型

发动机缸内气体稳态流动特性可以由涡流比、滚流比、湍流动能和进气道流通系数来体现[13，14]。涡流比是缸内气体旋转速度与发动机转速之比，当发动机额定转速为3 000 r/min时，涡流比与燃油消耗率的关系并不是线性的，最优涡流比是0.7[15]。滚流比是燃烧室内混合的气体转动速度和发动机转速的比率，滚流比对高热效率的汽油机燃烧过程有很大的影响[16]，滚流比越高，缸内油气混合越充分，燃烧效果越好，发动机动力越强。湍流动能是湍流速度涨落方差与流体质量乘积的1/2，湍流动能是衡量湍流发展或衰退的指标，湍流动能越大，分给涡流和滚流能量就越多，越有利于火焰的点燃和传播[17]。进气道流通系数是流过进气门座实际流速与理论流速之比，流通系数是用来评价气道进气过程的流通能力[18]，数值越大进气道流通过程越好。

3 多因子正交试验分析

3.1 因子水平的选取

(2)进气门座直径对各指标影响。对于涡流比、湍流动能和进气道流通系数来说，最优的水平是B1；对于滚流比来说，最优的水平是B2，并且进气门座直径对湍流动能的影响比滚流比大，综合考虑选择进气门座直径的最优水平为B1。

3.2 正交试验及综合分析

(3)进气终点压力对各指标影响。对于滚流比、湍流动能和进气道流通系数而言，最优的水平是C3；对于涡流比来说，最优的水平是C2，并且进气终点压力对滚流比和进气道流通系数的影响比涡流比大，综合考虑选择进气终点压力的最优水平为C3。

 

表1 汽油机缸内气体稳态流动特性试验因子和水平

  

水平相异角A/(°)进气门座直径B/mm进气终点压力C/kPa进气终点温度D/℃1430 3.5302632100.0353834150.040

根据汽油机缸内气体稳态流动特性正交试验和极差分析结果，采用综合分析的方法对相异角、进气门座直径、进气终点压力、进气终点温度这些试验因子进行优化配置：

 

表2 汽油机主要结构、参数

  

结构、参数名称结构、参数特征 凸轮轴型式 双顶置 每缸气门数 四气门(双进双出) 燃烧室形状屋脊式 进气道形式切向气道 气门总数 16 缸数 4 缸径/mm 80.5 活塞行程/mm 78.5 压缩比 10.2

 

表3 汽油机缸内气体稳态流动特性正交试验结果

  

编号试验因子流动特性参数ABCDNSNTE/(m2·s-2)CF111110.1710.385150.70.625212220.1340.420171.80.588313330.1140.391108.90.620421230.2220.457200.30.641522310.1430.465186.70.672623120.1400.42891.10.653731320.1880.470238.30.670832130.2110.428178.50.667933210.1710.43695.10.677

 

表4 汽油机缸内气体涡流比试验结果分析

  

指标试验因子ABCDNSk10.1400.1940.1740.162k20.1680.1630.1760.154k30.1900.1420.1480.182R0.0500.0520.0380.028

 

表5 汽油机缸内气体滚流比试验结果分析

  

指标试验因子ABCDNTk10.3990.4370.4140.429k20.4500.4380.4380.439k30.4450.4190.4420.425R0.0510.0190.0280.014

表6 汽油机缸内气体湍流动能试验结果分析 m2·s-2

  

指标试验因子ABCDEk1143.8196.4140.1144.2k2159.4179.0155.7119.3k3170.698.4178.0162.6R26.898.037.943.3

 

表7 汽油机缸内气体流通系数试验结果分析

  

指标试验因子ABCDCFk10.6110.6450.6480.655k20.6560.6420.6350.637k30.6710.6530.6540.643R0.0600.0110.0190.018

R值越大，说明试验因子影响的程度越大。由表4～表7可知，影响涡流比的试验因子主次顺序是B—A—C—D，推荐的水平组合为A3B1C2D3。影响滚流比的试验因子主次顺序是A—C—B—D，推荐的水平组合为A2B2C3D2。影响湍流动能的试验因子主次顺序为B—D—C—A，推荐的水平组合为A3B1C3D3。影响流通系数的试验因子主次顺序是A—C—D—B，推荐的水平组合为A3B1C3D1。

正交试验结果见表3。其中，A，B，C和D为试验因子，分别代表相异角、进气门座直径、进气终点压力和进气终点温度，NS为涡流比，NT为滚流比，E为湍流动能，CF为进气道流通系数。然后分别求出每个试验因子各水平下的平均响应值采用极差分析法对正交试验结果进行分析，确定各试验因子的主次顺序。各试验因子对应的平均响应值和极差R见表4～表7。

城市地下管线是城市空间基础地理信息的重要组成部分，也是建设智慧城市的基础。随着我国城镇化建设的不断深入，地下管线在城市建设中的地位越来越重要，如何提高地下已有管线的利用效率是建设绿色、可持续城市发展的前提。基于此，本文通过分析城市地下管线的探测技术与管理技术的研究进展，为分析探测及管理技术的不足之处提供参考。

选取相异角、进气门座直径、进气终点压力和进气终点温度等参数作为正交试验的试验因子，考虑相异升程装置和进气门座尺寸的限制、以及进气终点压力和终点温度常用的取值，每个试验因子选择3个水平(表1)。其中进气终点压力值3.5 kPa是自然吸气时的压力，100.0 kPa和150.0 kPa是涡轮增压后的压力。

(1)相异角对各指标影响。对于涡流比、湍流动能和进气道流通系数来说，最优的水平是A3；对于滚流比来说，最优的水平是A2，虽然对于进气道流通系数和滚流比来说，试验因子A是其最重要的影响因子，但对于涡流比而言，试验因子A也是其比较重要的影响因子，综合考虑选择相异角的最优水平为A3。

根据上述试验因子及水平，选择L9(34)共进行9组试验，调整相关试验因子，然后通过CFX分析计算出进气门最大升程时[19,20]气体稳态流动特性的评价指标的值。进气门最大升程时，两个进气门打开程度相似，缸内气体涡流效果相互抵消，涡流比会明显低于最优涡流比0.7，而其他评价指标在进气门最大升程时处于最大值。综合分析，选取进气门最大升程时刻来研究缸内气体稳态流动特性，此时，稳态流动特性的各评价指标均是数值越大越好。仿真分析时选取汽油机转速为3 000 r/min，主要结构参数见表2。两个进气凸轮型线一致，气门升程为8.675 mm；排气凸轮升程为8.5 mm，排气门座直径为28 mm。

[4]百度百科“瑞士”词条，https://baike.baidu.com/item/%E7%91%9E%E5%A3%AB/131482？fr=aladdin

(4)进气终点温度对各指标影响。对于涡流比和湍流动能来说，最优的水平是D3；对于滚流比而言，最优的水平是D2；对于进气道流通系数来说，最优的水平是D1，并且进气终点温度对湍流动能的影响比滚流比和流通系数大，综合考虑选择进气终点温度的最优水平为D3。

中方：文化和旅游部、全国红色旅游工作协调小组成员单位、山东省文化和旅游厅、有关省（区、市）旅游主管部门；18个红色旅游重点城市代表；全国红色旅游经典景区代表；省内17个地市旅游委(局)代表；全国重点旅行社代表；红色旅游专家；中央、省、市新闻媒体记者；临沂市有关领导，旅游企业代表等。

上述分析结果表明，最佳试验因子水平组合为A3B1C3D3，即相异角为8°，进气门座直径为30 mm，进气终点压力为150.0 kPa和进气终点温度为40 ℃。将此试验因子水平组合输入CFX仿真分析模型中，得出进气门最大升程时缸内涡流流速图和滚流流速图(图5，图6)，发动机转速为3 000 r/min，通过图5和图6可以得知缸内气体旋转速度和滚动速度分别为13.98 r/s和23.33 r/s，根据涡流比和滚流比的计算公式可以得出涡流比为0.28，滚流比为0.47。

医药卫生事业是重大民生问题，公立医院改革的目标是坚持公益性、调动积极性、完善可持续性、惠及老百姓。通过建立现代医院管理制度，宏观上探索政事分开、管办分离的机制，不断完善规划、筹资、支付、价格、监管等宏观政策；中观上规范公立医院权责和职能定位，健全法人治理结构，建立决策、执行、监督相互分工制衡的权力运行机制；微观强化公立医院内部管理，落实独立法人地位和经营管理权，实施符合医疗行业特点的人事绩效制度，建立质量优先、费用合理、行为规范、安全有效的运行机制。实现以人为本、统筹兼顾、立足国情、公平与效率统一的公立医院改革目标，为群众提供安全、有效、方便、价廉的医疗卫生服务。

湍流动能通过CFX模块后处理直接测量得出为218.6 m2·s-2，进气道流通系数计算公式为：

CF=Q/(n·A·v0)

(1)

式中Q为进气量；n为每个汽缸进气门数；A为进气流通截面积；v0为理论进气速度，通过测量进气量可以算出进气道流通系数为0.672。由此可见，最佳试验因子水平组合下缸内气体稳态流动特性与表3所示的9组试验结果相比是较优的。

  

图5 汽油机缸内涡流流速 图6 汽油机缸内滚流流速

4 结 论

针对一种新型的可变气门配气装置，分析其相异角、进气门座直径、进气终点压力和进气终点温度的变化对缸内气体稳态流动特性的影响，并把这些参数作为正交试验的试验因子，把涡流比、滚流比、湍流动能和进气道流通系数作为正交试验的评价指标来进行试验，采用极差分析法和综合分析法对这些参数进行分析，得到了各个参数的变化对评价指标的影响，并寻找出这些参数的最佳组合，即相异角为8°，进气门座直径为30 mm，进气终点压力为150.0 kPa和进气终点温度为40 ℃时，缸内稳态流动特性评价指标值均得到提升，且涡流比和湍流动能变化明显。

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