可變氣門驅(qū)動技術(shù)與可變壓縮比技術(shù)相結(jié)合在汽油機(jī)上的應(yīng)用潛能

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可變氣門驅(qū)動技術(shù)與可變壓縮比技術(shù)相結(jié)合在汽油機(jī)上的應(yīng)用潛能

豐田公司的澤田兼吉研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將進(jìn)氣門延遲關(guān)閉的氣門行程策略（LIVC）與阿特金森循環(huán)結(jié)合時(shí)將有利于提高發(fā)動機(jī)的壓縮比。對一臺1.5L普銳斯發(fā)動機(jī)進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓縮比在13∶1和25∶1之間時(shí)熱效率能夠提高13%，這是因?yàn)楦淖兞嘶钊男谐滩⒃鰪?qiáng)了燃燒室的作用效果。

為了分析汽油機(jī)可變壓縮比（VCR）技術(shù)與可變氣門驅(qū)動（VVA）技術(shù)相結(jié)合在提高汽油機(jī)熱力學(xué)特性上的潛能，從以下5個(gè)方面進(jìn)行了分析。

（1）簡要分析米勒和阿特金森循環(huán)的作用，它們能夠減小壓縮行程末端氣缸內(nèi)的溫度和壓力，從而使由燃燒室形狀決定的壓縮比有所提高。

（2）對使用提前或延遲進(jìn)氣門關(guān)閉策略（EIVC和LIVC）獲得的高壓縮比燃燒室做了3D仿真。仿真結(jié)果表明，通過與VVA技術(shù)相結(jié)合提高幾何壓縮比與VVT技術(shù)相結(jié)合具有更好的熱力學(xué)性能。結(jié)果顯示，在大于15∶1的壓縮比下，效率增加了12%～13%。

（3對帶有特定燃燒室使壓縮比達(dá)到23∶1的單缸發(fā)動機(jī)進(jìn)行測試，試驗(yàn)結(jié)果證明了仿真結(jié)果。

（4）將第3步驗(yàn)證結(jié)果擴(kuò)展到一臺3缸1.1L排量的帶有VCR和VVA的缸內(nèi)直噴渦輪增壓汽油機(jī)上，并且該發(fā)動機(jī)具有EIVC和LIVC的氣門升程策略。然后建立該發(fā)動機(jī)的模型進(jìn)行仿真。

研究得出以下結(jié)論：①VCR和VVA的結(jié)合能帶來更好的熱力學(xué)特性，并且仿真與試驗(yàn)結(jié)果具有一致性；②在標(biāo)準(zhǔn)行駛工況下，VCR和VVA技術(shù)的結(jié)合能優(yōu)化汽油機(jī)的燃燒特性，使汽油機(jī)的燃燒效率得到更大提升，同時(shí)有助于減少發(fā)動機(jī)廢氣排放量。

Paul Ferrey et al.SAE 2013-01-1605.

編譯：張冬冬