中小型乘用車的2沖程汽油機

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中小型乘用車的2沖程汽油機

在所有的往復式內燃機中，2沖程汽油機可以達到最高的比功率，這使其自然成為實現發動機小型化和發動機降速的一個推動因素。此外，多缸2沖程發動機對電動增壓器來說是一種理想的搭配。本文通過CFD-1d模擬和試驗假設對獲得旋轉閥專利的3缸、1.0L、汽油直噴2沖程渦輪增壓發動機進行優化。

4沖程發動機的潤滑系統都是相同的。增壓系統是由渦輪增壓器和電動壓縮機串接。為滿足符合標準的汽車12V電力系統，電動壓縮機的功率應小于2kW。在滿載荷時，所設計的發動機能夠很容易在4500r/min時功率達到95kW，在1500r/min時轉矩達到210N·m，并在任何操作條件下都能實現節約燃油的目的。相比具有相同排量和最大功率的4沖程直噴發動機，2沖程發動機具有更高的扭矩值（平均約高25%），并降低燃油消耗率（約10%）。對于任意給定的扭矩值，制動平均有效壓力為輸入扭矩的1/2。因此，在減輕質量、節省成本以及用于改善NVH性能方面具有重要優勢。

在部分載荷時，2沖程汽油機可以在再生制動時進一步降低燃油消耗，因為再生制動能量可用以驅動電動壓縮機，在轉速4250r/min、扭矩120N·m時的燃油消耗達到最佳（為211g/kW·h）。在低載荷和低速時，2沖程汽油機也會有優異的燃油效率，而4沖程發動機在此工況下經常會受高泵吸效應和摩擦損失影響而降低燃油效率。2沖程發動機的主要缺點是具有復雜的后處理系統和在部分載荷條件下為實現正常的高效燃燒分層充氣所需要的復雜的噴射校準系統。

研究了一種2沖程發動機原型，需要做進一步的研究，如基于CFD-3d仿真對掃氣和燃燒系統進行優化，選擇最合適的物理組件（噴射器、渦輪增壓器、送風機和電器零件等），并依據所選車輛、駕駛周期等確定控制策略。

Enrico Mattarelli et al. SAE 2015-01-1284.

編譯：牛妍妍