聯(lián)合采用多種先進(jìn)技術(shù)對發(fā)動機(jī)特性、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放的影響

聯(lián)合采用多種先進(jìn)技術(shù)對發(fā)動機(jī)特性、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放的影響

由于對環(huán)境問題的關(guān)注，各國出臺了多種排放法規(guī)，各制造商也采用了多種先進(jìn)技術(shù)來提高發(fā)動機(jī)效率，使其滿足法規(guī)要求。采用高壓縮比不僅有助于提高發(fā)動機(jī)的動力特性，而且有助于改善發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。然而，發(fā)動機(jī)壓縮比較高時(shí)將增加不規(guī)則燃燒的可能性，導(dǎo)致爆震現(xiàn)象的發(fā)生。因而，需要限制發(fā)動機(jī)壓縮比的最大值。為解決該問題，推出了阿特金森循環(huán)和米勒循環(huán)。在這兩種循環(huán)中，膨脹比（發(fā)動機(jī)做功沖程結(jié)束后與做功沖程開始時(shí)的氣缸容積之比）大于壓縮比。但這兩種循環(huán)下的發(fā)動機(jī)低速扭矩較小。為此，采用可變壓縮比技術(shù)和可變氣門正時(shí)技術(shù)解決上述問題。分析了聯(lián)合使用可變壓縮比技術(shù)和可變氣門正時(shí)技術(shù)對采用阿特金森循環(huán)和米勒循環(huán)的兩臺發(fā)動機(jī)的特性、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放的影響。

首先介紹了阿特金森循環(huán)和米勒循環(huán)，兩種循環(huán)通過采用不同的連桿機(jī)制協(xié)同工作，使發(fā)動機(jī)各個沖程的活塞行程不同，從而實(shí)現(xiàn)膨脹比大于壓縮比。試驗(yàn)分析了進(jìn)氣門提前關(guān)閉和進(jìn)氣門滯后關(guān)閉的策略，確定了采用進(jìn)氣門提前關(guān)閉策略將有助于進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)膨脹比。采用商業(yè)化軟件GT-POWER模擬不同壓縮比、氣門正時(shí)下的發(fā)動機(jī)燃燒特性，確定各種不同發(fā)動機(jī)負(fù)荷下的最優(yōu)壓縮比和氣門正時(shí)。將得到的最優(yōu)壓縮比和氣門正時(shí)值分別應(yīng)用在配備可變壓縮比-可變氣門正時(shí)阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)和米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)的汽車上，循環(huán)工況采用新歐洲測試循環(huán)（NEDC）和全球統(tǒng)一輕型汽車測試循環(huán)（WLTC）。測試結(jié)果表明：①在兩種循環(huán)工況下，兩輛汽車的CO2排放均出現(xiàn)降低；②與常規(guī)發(fā)動機(jī)相比，兩種發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性改善了8%～11%；③這兩種發(fā)動機(jī)低速扭矩仍小于常規(guī)發(fā)動機(jī)，不利于汽車起動，可將該技術(shù)用在依靠電動機(jī)起動的混合動力汽車上，實(shí)現(xiàn)混合動力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一步改善。

Cyrille Constensou et al. SAE2016-01-0681.

編譯：李臣