增程式5沖程發動機的開發與驗證

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增程式5沖程發動機的開發與驗證

研究開發了5沖程渦輪增壓、進氣道燃油噴射、火花點火式發動機，用于增程式電動汽車或串聯混合動力電動汽車的主動力源。5沖程發動機是直列式3缸發動機，其中2個氣缸有4個沖程，第3個氣缸在燃燒階段會執行另外一個膨脹行程。渦輪增壓器提供的增壓壓力由稱為“智能廢氣門”的新型系統控制，這種廢氣門有別于傳統的廢氣門，其包括低壓氣缸可變氣門正時的2個排氣門。轉速在3500～4500r/min時，發動機能夠產生40kW的功率，并由于使用了火花塞點火、直接燃油噴射和原廠配件（連桿、氣門和渦輪增壓器）而降低了成本。制動燃油消耗率（BSFC）是226g/kW·h，對應的燃料轉換效率為36.1%。該效率在發動機轉速為4000r/min和制動功率為32.5kW時可以達到，對于每缸有兩個節氣門的多點噴射系統發動機效果非常顯著。制動燃油消耗率的預期優化應低于217g/kW·h，力矩超過90N·m。

為了評估這種發動機的性能，在大范圍運行工況下對發動機進行測試，在發動機沒有任何故障或維修的情況下，對其多個狀態點進行超過500h的測試。模型預測結果和試驗結果進行對比，基于0d/1d（0維/一維）仿真與試驗數據具有較好的一致性。此外，模型運行結果表明，使用較好的優化程序或者更加先進的技術可以使發動機的BSFC達到較低，但會對運行成本產生影響；同時對具有較高辛烷值的燃料（如乙醇）對發動機性能的影響也進行了評估。

從功率角度看，該發動機相對于傳統發動機，其質量和尺寸比較大，成本更高，但效率也更高。雖然這種發動機進行了500h的測試，但仍需要進行耐久性測試以評估該新型發動機的老化性。該發動機對后處理系統有較高的要求，因為其對燃料轉化效率會產生影響，同時也受熱損失增加和/渦輪增壓器成本的限制。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2014年第82期

作者：A.Kéromnès et al

編譯：何云廷