基于不同增壓系統(tǒng)的汽油機(jī)參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

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基于不同增壓系統(tǒng)的汽油機(jī)參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

增壓直噴汽油機(jī)在汽車市場上變得越來越普遍，而增壓系統(tǒng)的架構(gòu)和效率與發(fā)動(dòng)機(jī)性能密切相關(guān)。單級(jí)增壓系統(tǒng)和兩級(jí)增壓系統(tǒng)（包括雙渦輪增壓和機(jī)械增壓加渦輪增壓）都是潛在的配置方案。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)與增壓系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，機(jī)械、流體和熱力學(xué)耦合在一起，因此要將該系統(tǒng)作為一個(gè)整體對(duì)待。初步選擇增壓系統(tǒng)時(shí)，能否與發(fā)動(dòng)機(jī)的所有設(shè)計(jì)特點(diǎn)相匹配非常重要，如發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比、進(jìn)氣門形狀和進(jìn)氣歧管、排氣組件的匹配，且需要調(diào)整和優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的校準(zhǔn)參數(shù)。

采用一維發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)模擬與試驗(yàn)測試相結(jié)合的方法，來探索使用各種增壓系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳配置和標(biāo)定參數(shù)。共測試了5種不同的發(fā)動(dòng)機(jī)及相應(yīng)增壓系統(tǒng)，包括2個(gè)1.6L采用缸內(nèi)直噴的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)（分別配置渦輪增壓單級(jí)增壓系統(tǒng)和機(jī)械增壓單級(jí)增壓系統(tǒng)）及3個(gè)減配的1.2L缸內(nèi)直噴3缸發(fā)動(dòng)機(jī)（配備兩級(jí)增壓系統(tǒng)，分別為串聯(lián)雙渦輪增壓、機(jī)械增壓-渦輪增壓、渦輪增壓-機(jī)械增壓）。試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法在給定的增壓系統(tǒng)架構(gòu)下對(duì)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，包括發(fā)動(dòng)機(jī)硬件規(guī)格（如壓縮比）、可變參數(shù)（如進(jìn)氣和排氣門相位、燃燒相位）。

在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)工況和典型車輛行駛循環(huán)工況下，對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)和增壓系統(tǒng)的燃油消耗、性能進(jìn)行了比較。在輕載的穩(wěn)態(tài)工況和循環(huán)工況下，采用兩級(jí)增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)械增壓-渦輪增壓3缸發(fā)動(dòng)機(jī)擁有最好的燃油經(jīng)濟(jì)性。在中載或重載條件下，單級(jí)機(jī)械增壓4缸發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性最好。在穩(wěn)態(tài)重載工況下，單級(jí)渦輪增壓4缸發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗最少。

Manfred Amann et al. SAE 2014-01-1204.

編譯：張永赫