VVL技术是降低发动机泵气损失主要手段,该技术会成为未来车用汽油机的主流。但根据发动机结构参数匹配合适的气门升程曲线是非常重要的工作。选择气门升程曲线不仅需要考虑泵气损失,还要考虑整车循环工况的应用范围以及气缸内湍动能。本论文通过数值模拟和台架验证的方法对VVL技术改善发动机小负荷热效率的机理和效果进行了研究。本论文提出了利用米勒凸轮轴降低发动机小负荷的燃油消耗率,提升热效率的思路。研究结果表明:发动机小负荷,进气包角凸轮轴与泵气损失之间负相关,而且对泵气损失的影响非常显著;进气升程与泵气损失为负相关;排气包角、排气升程与泵气损失之间为正相关;随着内部EGR率的升高,泵气损失降低;而内部EGR率随着气门重叠角度的增大而增大。应用米勒循环凸轮轴后,为了使50%燃烧质量分量(MBF50%)对应的角度在6—8°范围内,点火角需要大幅度提前,滞燃期比较长;相比较而言,米勒凸轮轴方案的失火边界更容易达到;而且喷油相位和共轨压力需要重新调整;试验结果表示:应用米勒凸轮轴后,泵气损失确实如理论计算得到大幅的降低,而且由于降低了气门弹簧的弹力,降低了配气机构的摩擦损失。但是燃油消耗率却没有显著改善;根据试验数据分析,排除缸内EGR的影响外,由于缸内流动弱,火焰传播慢导致燃烧速率慢,燃烧等容度低。本论文利用标定后的准维燃烧模型分析应用米勒凸轮轴方案后,发动机稳定燃烧所需求的湍动能目标,为气道设计提供一个目标值;根据湍动能目标设计气道后在气道台架验证其性能是否满足要求。研究结果表明:因为应用米勒凸轮轴后导致泵气损失降低,进气量减少,会造成缸内气体动能减小,湍动能降低而导致的燃烧速度降低,燃烧等容度降低;结合准维燃烧模型分析提升湍动能能够提升燃烧速度。可以通过提升进气道滚流比以及推迟进气门关闭时刻都能够提升湍动能,但是进气门关闭会导致泵气损失升高,燃油消耗率升高;在进气座圈外边界增加气流引导沿能够明显增加气门小升程的滚流比,而不会影响到大升程的流量系数;增加滚流比后大部分气流通过气道的引导作用经过排气门沿着气缸壁向下形成显著滚流,活塞上行后也能保持着显著的大涡;优化方案的690°对应缸内湍动能的分布均匀,而且火花塞周围的湍动能显著升高。