联合采用多种先进技术对发动机特性、燃油经济性及排放的影响

联合采用多种先进技术对发动机特性、燃油经济性及排放的影响

由于对环境问题的关注，各国出台了多种排放法规，各制造商也采用了多种先进技术来提高发动机效率，使其满足法规要求。采用高压缩比不仅有助于提高发动机的动力特性，而且有助于改善发动机的燃油经济性。然而，发动机压缩比较高时将增加不规则燃烧的可能性，导致爆震现象的发生。因而，需要限制发动机压缩比的最大值。为解决该问题，推出了阿特金森循环和米勒循环。在这两种循环中，膨胀比（发动机做功冲程结束后与做功冲程开始时的气缸容积之比）大于压缩比。但这两种循环下的发动机低速扭矩较小。为此，采用可变压缩比技术和可变气门正时技术解决上述问题。分析了联合使用可变压缩比技术和可变气门正时技术对采用阿特金森循环和米勒循环的两台发动机的特性、燃油经济性及排放的影响。

首先介绍了阿特金森循环和米勒循环，两种循环通过采用不同的连杆机制协同工作，使发动机各个冲程的活塞行程不同，从而实现膨胀比大于压缩比。试验分析了进气门提前关闭和进气门滞后关闭的策略，确定了采用进气门提前关闭策略将有助于进一步提高发动机膨胀比。采用商业化软件GT-POWER模拟不同压缩比、气门正时下的发动机燃烧特性，确定各种不同发动机负荷下的最优压缩比和气门正时。将得到的最优压缩比和气门正时值分别应用在配备可变压缩比-可变气门正时阿特金森循环发动机和米勒循环发动机的汽车上，循环工况采用新欧洲测试循环（NEDC）和全球统一轻型汽车测试循环（WLTC）。测试结果表明：①在两种循环工况下，两辆汽车的CO2排放均出现降低；②与常规发动机相比，两种发动机燃油经济性改善了8%～11%；③这两种发动机低速扭矩仍小于常规发动机，不利于汽车起动，可将该技术用在依靠电动机起动的混合动力汽车上，实现混合动力汽车燃油经济性的进一步改善。

Cyrille Constensou et al. SAE2016-01-0681.

编译：李臣