改善車輛燃油經濟性先進方法的開發與驗證

改善車輛燃油經濟性先進方法的開發與驗證

鑒于全球燃油經濟性和CO2減排要求的日益嚴格，未來汽車的發展趨向于大幅度提高燃油效率。電氣化車輛是降低燃油消耗的一種有效方法，但就目前而言成本太高，內燃機還將占據主導地位。因而，提高內燃機的效率具有廣泛的適用性。使用內燃機的整車可以采用很多措施減少燃油消耗、改善高燃油經濟性，如減輕車輛質量、減小空氣阻力，降低輪胎滾動阻力等。為提高車輛的燃油效率，可以改進發動機和變速器技術，提高燃燒效率，減少由于摩擦產生的寄生損耗、泵吸損失、發動機配件負荷、發動機怠速損耗等。對車輛各系統進行分析，通過減少摩擦損失和寄生損耗來改善車輛的燃油經濟性。美國能源部資助德爾福汽車系統公司與美國現代技術中心合作，研究如何改善汽油機的燃油經濟性。該項目分為兩個階段，第一階段主要分析可能影響燃油經濟性的技術且已經完成；第二階段則通過試驗得出數據分別驗證第一階段各技術的影響程度。主要對第一階段的工作進行了介紹。

首先確定了影響燃油經濟性的新技術，包括汽油缸內直噴技術、冷卻廢氣再循環技術、兩級可變氣門升程技術、發動機起停技術、改進的曲軸和凸輪軸、兩極式機油泵技術、發動機自動降速減摩技術、尾氣余熱利用技術。這些技術涵蓋了改善燃油經濟性的各種機制，通過改善燃燒特性減少寄生損耗、泵吸損失，發動機配件負荷等損失。試驗采用了兩輛2011年生產的配備6擋手動變速器和2.4L Theta II發動機的現代索納塔轎車。兩輛試驗車均可以實現缸內直噴技術并采用冷卻廢氣再循環系統，而其它影響燃油經濟性的技術也分別應用在這兩輛試驗車上。

試驗車輛1不需要對發動機控制模塊或控制算法進行較大的更改，只需要對車輛標定進行小的改變。通過對活塞組摩擦表面處理，改進曲軸和凸輪軸，應用尾氣余熱回收技術和發動機自動降速技術減少發動機摩擦。通過應用兩極式機油泵技術，減少發動機配件負荷。試驗車輛2則通過改變發動機控制系統改善燃油經濟性。對于該車應用了新的發動機控制模塊和控制算法，應用兩級可變氣門升程技術減少泵吸損失，應用發動機起停技術減少怠速損耗。

對試驗車輛1和車輛2分別進行相同的燃油經濟性和排放試驗。測試結果表明，與原始車輛相比，試驗車輛1的燃油經濟性在高速公路循環工況下改善了13.9%，在城市公路循環工況下改善了12.6%，兩種循環工況復合條件下改善了13.1%。試驗車輛2的燃油經濟性在相應工況下分別改善了12.8%、13.6%和13.4%。理論分析顯示，若將應用在兩輛試驗車上的技術盡可能集合在一輛試驗車上，與原始車輛相比燃油經濟性應能改善20%。

Keith A.Confer et al.SAE 2013-01-0280.

q編譯：王祥