El expansor de tipo pistón (PTE), como componente principal de salida, influye significativamente en el rendimiento de un sistema de almacenamiento de energía. Este artículo propone un sistema de actuación de válvula variable sin leva para el PTE, respaldado por un modelo matemático. Se utiliza un método mejorado de planificación de trayectoria en S para diseñar la curva de elevación de la válvula. El estudio investiga los efectos de varios parámetros de diseño de elevación de válvula en la potencia de salida y la eficiencia a diferentes velocidades de rotación, empleando diseño ortogonal y simulaciones de SPSS Statistics 27 (Soluciones Estadísticas de Productos y Servicios). Se utiliza un método de evaluación integral gris para identificar los parámetros óptimos de elevación de válvula para cada velocidad. Los resultados muestran que los parámetros de elevación de válvula influyen en el rendimiento del PTE en diferentes grados, siendo la duración de la admisión el que más efecto tiene, seguido de la elevación máxima de la válvula, mientras que el tiempo de finalización de la admisión tiene el menor impacto. El PTE sin leva supera al PTE basado en leva. A 800 rpm, el diseño óptimo produce 7.12 kW y 53.5% de eficiencia; a 900 rpm, 8.17 kW y 50.6%; a 1000 rpm, 9.2 kW y 46.8%; y a 1100 rpm, 12.09 kW y 41.2%. A estas velocidades, la potencia de salida aumenta en un 18.37%, 11.42%, 11.62% y 9.82%, mientras que la eficiencia energética mejora en un 15.01%, 15.05%, 14.24% y 13.86%, respectivamente.