聯合采用多種先進技術對發動機特性、燃油經濟性及排放的影響

聯合采用多種先進技術對發動機特性、燃油經濟性及排放的影響

由于對環境問題的關注，各國出臺了多種排放法規，各制造商也采用了多種先進技術來提高發動機效率，使其滿足法規要求。采用高壓縮比不僅有助于提高發動機的動力特性，而且有助于改善發動機的燃油經濟性。然而，發動機壓縮比較高時將增加不規則燃燒的可能性，導致爆震現象的發生。因而，需要限制發動機壓縮比的最大值。為解決該問題，推出了阿特金森循環和米勒循環。在這兩種循環中，膨脹比（發動機做功沖程結束后與做功沖程開始時的氣缸容積之比）大于壓縮比。但這兩種循環下的發動機低速扭矩較小。為此，采用可變壓縮比技術和可變氣門正時技術解決上述問題。分析了聯合使用可變壓縮比技術和可變氣門正時技術對采用阿特金森循環和米勒循環的兩臺發動機的特性、燃油經濟性及排放的影響。

首先介紹了阿特金森循環和米勒循環，兩種循環通過采用不同的連桿機制協同工作，使發動機各個沖程的活塞行程不同，從而實現膨脹比大于壓縮比。試驗分析了進氣門提前關閉和進氣門滯后關閉的策略，確定了采用進氣門提前關閉策略將有助于進一步提高發動機膨脹比。采用商業化軟件GT-POWER模擬不同壓縮比、氣門正時下的發動機燃燒特性，確定各種不同發動機負荷下的最優壓縮比和氣門正時。將得到的最優壓縮比和氣門正時值分別應用在配備可變壓縮比-可變氣門正時阿特金森循環發動機和米勒循環發動機的汽車上，循環工況采用新歐洲測試循環（NEDC）和全球統一輕型汽車測試循環（WLTC）。測試結果表明：①在兩種循環工況下，兩輛汽車的CO2排放均出現降低；②與常規發動機相比，兩種發動機燃油經濟性改善了8%～11%；③這兩種發動機低速扭矩仍小于常規發動機，不利于汽車起動，可將該技術用在依靠電動機起動的混合動力汽車上，實現混合動力汽車燃油經濟性的進一步改善。

Cyrille Constensou et al. SAE2016-01-0681.

編譯：李臣