未來汽油機熱管理系統及真實環境下油耗分析

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未來汽油機熱管理系統及真實環境下油耗分析

為了滿足相關排放法規，通過減小發動機排量，提高發動機的負荷率已經成為越來越普遍的做法。而減小發動機排量會引發吸油過量的現象，尤其在發動機處于高轉速和高負荷情況下。試驗表明，NEDC循環測試工況下實際用油量會增加15%。為了減少吸油過量、改善燃油經濟性，將發動機小型化的同時，可結合水冷式排氣歧管、冷卻高壓和低壓廢氣再循環裝置、串聯增壓空氣冷卻器等技術來進行。

將水冷式排氣歧管安裝在發動機上可以降低滿負荷條件下吸油過量，并能減少發動機冷起動條件下的預熱時間。用水冷式排氣歧管取代傳統的不銹鋼排氣歧管，可以將排氣歧管直接集成在氣缸內部或安裝在外部冷卻管位置。安裝冷卻高壓和低壓廢氣再循環裝置，其將冷卻后的廢氣循環重新輸入發動機進氣歧管或壓縮機進氣歧管，所形成的混合氣具有較高的比熱容，氣缸壓力及溫度均會降低。安裝串聯增壓空氣冷卻器，通過降低所吸入空氣溫度，達到冷卻效果，從而通過調整火花塞點火時間，減少吸油過量現象。

分析了應用上述裝置后發動機的燃油消耗率，并對熱效應進行了多種工況下的模擬及真實環境中運行情況的預測，結果表明：①使用水冷式排氣歧管，可將廢氣溫度降至130℃，在峰值功率時，燃油消耗量將減少5%；②使用冷卻高壓和低壓廢氣再循環裝置，廢氣循環率為17%時，燃料消耗會降低18%；③與傳統的氣冷式增壓空氣冷卻器相比，使用串聯增壓空氣冷卻器會使壓縮空氣溫度明顯降低（約16℃）；④發動機處于峰值功率時，整體溫度降低30～60℃，燃油消耗量會減少10%，扭矩增加17%；⑤聯合使用水冷式排氣歧管和串聯增壓空氣冷卻器會使燃油消耗量降低14%。

James Miller et al. SAE 2013-01-0271.

編譯：王祥