減少沖程數實現汽油機的小型化

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減少沖程數實現汽油機的小型化

發動機小型化是在減輕發動機部分負荷的情況下降低燃油消耗的有效措施。過去，發動機小型化是通過降低發動機排量、減少氣缸數，以及最小化發動機中低負荷下的泵吸損失和摩擦損失來改善燃油經濟性。目前研究表明，減少發動機沖程數可以在保持相同缸內平均指示壓力的情況下實現發動機小型化。為此，本文對一臺4沖程發動機進行改進，并通過試驗對其性能、燃燒及排放特性進行研究。

試驗采用一臺排量0.35L的單缸汽油機，其上配備4個可獨立控制的進排氣門。將該發動機的干式油底殼改為濕式油底殼，防止出現傳統2沖程發動機固有的潤滑和耐久性問題。采用一臺奧地利AVL（李斯特內燃機及測試設備）公司生產的515壓縮機，為改造后的發動機提供增壓空氣，以快速清除燃燒廢氣。將發動機安裝在瞬態測功機上，采用美國特利丹HFM-200流量計測量進氣流量，美國高準83A科里奧利流量計測量燃油流量，瑞士奇石樂6061B壓電傳感器測量缸內壓力，奇石樂4007BA20F和4007BA5F壓阻傳感器測量進氣壓力和排氣壓力。基于瑞典萊納林德720曲軸編碼器將獲得的壓力數據與曲軸位置相關聯。此外，采用K型電耦分別測量進氣、排氣、燃油、冷卻液的溫度。試驗共分為兩組：一組保持發動機轉速為800r/min；另一組則保持在1600r/min。每組條件下控制發動機缸內有效壓力在0.2～1.0MPa。發動機冷卻液和潤滑油溫度始終保持在80℃，上下波動不超過3℃。點火正時、噴油正時以及其它氣門參數通過里卡多公司rCube控制系統進行控制。采用堀場MEXA 7170DEGR氣體分析儀和AVL 415煙度計對排放物進行測量，所有得到的數據通過美國國家儀器公司生產的NI USB-6353數據采集卡進行收集。研究結果表明：中低負荷下，上述兩種轉速條件下的燃油消耗均得到改善。但在高負荷下，由于燃燒效率和增壓器的功率消耗使燃油經濟性未出現較大改善。4沖程發動機改進為2沖程發動機后，燃油霧化和混合時間減少，因而CO和未燃燒HC的排放增加，但壓縮機的使用可降低NOx的排放。

Macklini Dalla Nora et al. SAE 2016-01-0674.

編譯：李臣