基于不同增壓系統的汽油機參數優化試驗

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基于不同增壓系統的汽油機參數優化試驗

增壓直噴汽油機在汽車市場上變得越來越普遍，而增壓系統的架構和效率與發動機性能密切相關。單級增壓系統和兩級增壓系統（包括雙渦輪增壓和機械增壓加渦輪增壓）都是潛在的配置方案。當內燃機與增壓系統相結合時，機械、流體和熱力學耦合在一起，因此要將該系統作為一個整體對待。初步選擇增壓系統時，能否與發動機的所有設計特點相匹配非常重要，如發動機壓縮比、進氣門形狀和進氣歧管、排氣組件的匹配，且需要調整和優化發動機控制裝置的校準參數。

采用一維發動機循環模擬與試驗測試相結合的方法，來探索使用各種增壓系統發動機的最佳配置和標定參數。共測試了5種不同的發動機及相應增壓系統，包括2個1.6L采用缸內直噴的4缸發動機（分別配置渦輪增壓單級增壓系統和機械增壓單級增壓系統）及3個減配的1.2L缸內直噴3缸發動機（配備兩級增壓系統，分別為串聯雙渦輪增壓、機械增壓-渦輪增壓、渦輪增壓-機械增壓）。試驗設計方法在給定的增壓系統架構下對目標發動機進行了優化，包括發動機硬件規格（如壓縮比）、可變參數（如進氣和排氣門相位、燃燒相位）。

在穩態試驗工況和典型車輛行駛循環工況下，對不同發動機和增壓系統的燃油消耗、性能進行了比較。在輕載的穩態工況和循環工況下，采用兩級增壓系統的發動機，機械增壓-渦輪增壓3缸發動機擁有最好的燃油經濟性。在中載或重載條件下，單級機械增壓4缸發動機燃油經濟性最好。在穩態重載工況下，單級渦輪增壓4缸發動機燃油消耗最少。

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

編譯：張永赫