HEV用高膨胀比汽油机研究现状与挑战

从高膨胀比汽油机循环理论研究和高膨胀比汽油机与混合动力电机-电池系统协同工作时的工作特性两个角度,综合论述和分析了国外混合动力高膨胀比汽油机的研究现状,包括高膨胀比循环对燃油消耗和排放的影响规律,高膨胀比汽油机在与电池-电机系统协同工作时的燃烧稳定性控制策略,瞬态工况和高速工况下燃油经济性和排放性能,混合动力高膨胀比汽...     

不同稀释燃烧技术对GDI汽油机性能的影响

在发动机试验台上,对1.5 L四缸缸内直喷涡轮增压汽油机分别进行了过量空气稀释燃烧、EGR稀释燃烧与原机的经济性、排放特性对比试验研究。结果表明,过量空气稀释燃烧技术具有较大的缸内多变指数,同时可以采用更大的点火提前角,获得了最优的燃烧相位和经济性;EGR稀释的HC排放高于原机和过量空气稀释的燃烧;原机与EGR稀释的CO排放水平相当,而过量空气稀释燃烧处于较低水平;EGR稀释燃烧技术由于燃烧温度的降低与低氧氛围的因素使其NOx排放处于最低水平。为实际改善汽油机的经济性和排放特性提供理论依据。     

废气再循环对增压直喷汽油机热效率的影响

结合热力学第一定律和第二定律深入分析了EGR对增压直喷汽油机在全负荷和中等负荷时热效率的影响机理。全负荷时,EGR的引入可以消除缸内混合气加浓,增加工质比热容比,改善燃烧放热等容度,减少传热损失,从而提高热效率,但其燃烧不可逆损失增加;中等负荷时,EGR的引入除了上述几个因素的改善外,还减少了进排气行程的泵气损失,从而较显著地提高了热效率。尽管EGR使得燃烧过程中产生的不可逆损失增加,但在全负荷和中等负荷时汽油机的有效效率均得到改善。     

轿车汽油机实现稀燃及降低NOx排放的关键技术

从燃烧室结构、燃烧室内气流运动、点火方式、分层燃烧及燃油喷射方式等几方面论述了当代轿车，气油机实现稀薄燃烧所采用的几项关键技术，介绍了目前降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放所采用的催化技术(NOx直接催化分解技术、选择还原催化技术和吸附还原催化技术)和废气再循环EGR技术，指出了这些技术的综合应用。可以有效地实现汽油机稀薄燃烧，可以大幅地降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放，为轿车汽油机实现稀燃，提高轿车汽油机的经济性和改善其氮氧化物NOx排放提供具体的技术措施。     

电喷汽油机循环变动的测量分析

本文在EQ491汽油机上测取了电喷改装前后的示功图，经过对比分析认为：随负荷及转速增加，燃烧循环变动降低；在空燃比一致时，电喷汽油机与化油器式汽油机的燃烧循环变动一致。论文还对在怠速工况燃烧循环变动进行了统计分析。     

符号时间序列方法在汽油机燃烧循环变动特征分析中的应用

应用一种新的分析方法———符号时间序列方法对汽油机燃烧循环变动进行了研究。测量得到了某汽油机16种不同工况下的示功图,从提高精度与有利于数据的符号化观点出发,确定以缸内峰值压力作为汽油机燃烧循环变动的表征参数,把符号时间序列分析的具体技术和实施途径应用于试验数据,获得了汽油机燃烧循环变动随转速与负荷的变化规律,提出了利用改进的SHAN NON熵作为汽油机燃烧循环变动的评价指标的新观点。研究结果表明:该方法能较好地应用于汽油机燃烧循环变动特征分析。     

浅析稀薄燃烧与汽油机的排放

简要介绍了稀薄燃烧技术对汽油机排放量的影响，着重从空燃比、过量空气系数两参数方面分析了稀薄燃烧与汽油机各主要排放量的关系。     

缸内直喷汽油机可变配气实现SICI组合燃烧方式的试验研究

在一台装有双凸轮和可变正时机构的4缸直喷汽油机上进行了内部EGR率对理论空燃比下SICI模式的燃烧和排放影响的试验研究.结果表明,在小升程凸轮下,负气门重叠(NVO)角度在150°～50°CA范围内时,能够实现稳定的SICI燃烧.随着NVO角度的减小,内部EGR率减小,SICI燃烧的稳定范围向高负荷拓展,最佳点火角推迟...     

排气道EGR策略对CAI燃烧过程影响的模拟研究

通过一维流体动力学软件GT-Power与化学动力学软件CHEMKIN联合模拟发动机循环,建立乙醇燃料排气道EGR模型,研究了发动机CAI燃烧的控制因素。分析了排气道EGR策略中的排气门晚关、进气门晚开和进气门开启时刻与排气门关闭时刻同时变化3种配气定时方案对EGR率的影响。由模拟计算可知排气道EGR策略对发动机缸内的换气过程、燃烧过程有强烈的影响。模拟结果表明:随着排气门逐渐晚关,EGR率增大,进气门关闭时刻缸内温度升高;进气门晚开策略中,EGR率受进气回流的影响较大;排气门晚关、进气门晚开同时变化策略扩大了CAI燃烧的EGR率范围;适当的EGR率有利于CAI燃烧的实现,EGR率过低或过高将导致失火和爆震,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。     

低压废气再循环对阿特金森汽油机性能影响的试验研究

基于一台带有低压废气再循环（LP-EGR）系统的2.0 L自然吸气阿特金森（Atkinson）汽油机开展了不同废气再循环（EGR）率以及EGR与可变气门正时（VVT）耦合对发动机性能影响的试验研究。结果表明：LP-EGR可以抑制爆震，降低泵气损失，提高汽油机热效率，并减少NOx排放；在该发动机最高热效率点，设置27%的EGR率可使有效燃油消耗率改善7.4%；在中负荷工况点，随着EGR率的提高，燃烧稳定性逐渐变差，有效燃油消耗率先变好后变差；在外特性工况点，通入再循环废气导致充气效率下降，动力性下降。此外，研究发现，VVT与EGR对阿特金森汽油机燃油消耗率的影响存在耦合效应。     

涡流比对非单坡屋顶型燃烧室发动机燃烧性能的影响

鉴于在中型发动机市场对柴油机排气后处理的费用较为敏感,计划将John Deere 4045柴油机转换成具有较高EGR水平的汽油机。这一转换出现了一些轻型汽油机中从未遇见过的挑战,因为扁平式气缸盖中需要适应柴油机的气道,所以不能产生最佳的缸内紊流。随着气缸尺寸的增加,还容易发生爆燃和不完全燃烧现象。另外,用于减少爆燃的高度稀燃措施会使燃烧速率减缓。为了提高燃烧速率,采用不同的涡流水平进行了试验研究。用1种能实现不同气道遮蔽度的四气门缸盖进行的试验表明,提高涡流比可以缩短燃烧持续时间,但是,为了达到要求的涡流比,所需要的泵气功会相应增加。采用两气门缸盖可以克服四气门缸盖气道遮蔽时中出现的喘气问题。两气门缸盖采用低涡流气道设计可产生类似的涡流比,而采用高涡流气道设计时产生的涡流比是低涡流气道的2倍。试验结果阐明了1种涡流比与传热之间的折衷办法。虽然高涡流气道能稍微提高EGR的裕度和燃烧速率,但会使传热和泵气功显著增加,从而导致总效率下降。存在1个最佳的涡流比,可以通过改善燃烧速率和EGR裕度来克服泵气功和传热损失。     

丰田汽车公司最新的环保型汽油机

<正>丰田汽车公司以低燃油耗与高功率为目标,开发了几款全新的环保型汽油机。(1)直列4缸2.5L汽油机(2AR-FSE型):2.5L2AR-FSE型汽油机应用阿特金森循环(膨胀比高于压缩比,可提高热效率)与四冲程汽油机的D-4S燃油直喷系统相结合的技术,实现了最大热效率38.5%的目标。所采用的新技术包括:新D-4S燃油直喷系统;双可变气门正时智能系统;多点活塞冷却机油喷嘴;低张力活塞环;排油量可     

一项新技术——二冲程汽油机实现四冲程工作过程

针对目前二冲程汽油机工作过程存在的油耗高、排放差的问题,提出了空气和可燃混合气交替循环的新概念。利用分配装置由曲轴转角360度作功一次变为720度作功一次,形成独立的空气循环和燃烧作功循环。以期达到四冲程汽油机燃烧效果并在降低油耗和排放的同时其动力性高于同排量四冲程汽油机。     

运转因素对汽油机最高燃烧压力循环变动影响的研究

针对汽油机循环变动研究中微观影响因素出现的随机性、不确定性、不可控性及不可复现性,提出了一种基于大样本容量,以汽油机燃烧过程循环变动宏观规律研究作为切入点,根据循环变动宏观规律的研究结果来引导微观研究的新观点。根据这一观点,在选定的典型工况区域,就汽油机主要运转因素(即转速和负荷、点火提前角及空然比)对最高燃烧压力循环变动影响的宏观规律进行了全面深入的研究。研究结果表明,运转因素对最高燃烧压力循环变动影响在宏观上具有一定规律性和可复现性,由此得到的一些新的结论对探索循环变动的机理、寻找消减乃至消除循环变动的技术对策具有实际意义。     

用于废气再循环汽油机的双线圈点火

未来,高增压汽油机对点火能量的要求不断提高,由于废气再循环(EGR)在汽油机上变得越来越重要,因此,这种趋势变得更为强烈。BorgWarner公司开发了一种新型双线圈点火系统,可明显改善汽油机对EGR的相容性,这是发动机在较高EGR率和动态运行状态下稳定运行的重要前提条件,能够进一步降低燃油耗。     

M15甲醇柴油的燃烧过程及循环变动分析

通过增压中冷柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的台架试验,研究了外部EGR对柴油机燃烧过程及循环变动的影响。结果表明:与燃用0号柴油比,原机燃用M15甲醇柴油工作柔和,循环波动小。低转速低负荷时宜采用小EGR率,滞燃期短,放热重心基本不变,循环波动小;中等负荷时可采用大EGR率,随着EGR率的增大,滞燃期延长,放热重心推后,最大燃烧压力循环变动率稍有上升,平均指示压力和最大压力升高率波动大幅降低。经相关性分析,低转速中低负荷下,滞燃期对循环波动影响较小,放热重心与最大压力升高率有着很好的线性关系。     

有效压缩比及再循环废气对直喷汽油机燃油消耗的影响

针对一款2.0 L自然吸气缸内直喷汽油机,通过调整配气相位,试验研究了有效压缩比和外部EGR对发动机燃油消耗的影响.研究结果表明:有效压缩比对燃油消耗率影响显著,降低有效压缩比,能够抑制爆震,改善燃油消耗.试验所选工况范围内,低有效压缩比相对高有效压缩比方案燃油消耗率降低2.7％,热效率提升1个百分点,但低有效压缩比情况下,由于进气持续时间过长,活塞达到下止点后缸内工质的推出量过大,对整体性能的影响较为显著.通过引入外部EGR可改善燃烧过程,燃烧重心有所提前,EGR率达到21％时,燃油消耗率降低约6.8％.EGR率过大会导致燃烧放热过程变缓,滞燃期和燃烧持续期显著延长,同时过高的EGR温度会加剧爆震,导致燃油消耗率恶化.     

米勒循环和低压EGR对混动专用发动机性能影响的研究

基于一台奥托循环增压发动机,通过采用高压缩比、进气门早关型线和高滚流进气道,再引入低压EGR,将其改造为混动专用发动机。通过试验研究米勒循环和低压EGR对混动专用发动机燃烧特性和经济性的影响。研究结果表明,在3200r/min的不同负荷工况点,与奥托循环相比,米勒循环点火提前角增大,且随负荷的增加,点火提前角的增幅先增加后减小;CA50减小至8°左右,燃烧持续期增大,排气温度增加;泵气损失减小,且随负荷的增加,降幅先增加后减小;米勒循环泵气损失的降低和CA50的减小使燃油消耗率降低了6.8%～11%,且将高效区域拓宽至全运行区的60%。在米勒循环发动机高效区工况引入低压EGR,随EGR率的增大,点火提前,CA50减小,燃烧持续期延长;EGR抑制爆震的作用使燃烧改善效果明显,在中负荷和大负荷工况获得的燃油消耗率最大降幅分别为5.6%和15.9%。     

汽油机燃烧循环变动的分岔特征

对16种不同工况下的汽油机示功图进行了测量,以缸内峰值压力的试验数据为基础,应用符号时间序列分析方法,得到了汽油机燃烧循环变动的分岔特性,同时获得了汽油机燃烧循环变动随转速与负荷的变化规律。     

EGR对柴油CI-HCCI-CI燃烧模式切换过程的影响

通过喷油控制实现了双模式柴油机燃烧模式等指示平均有效压力(Indicated Mean Effective Pressure,IMEP)运行,在此基础上通过在均值充量压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)燃烧循环中引入排气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR),推迟HCCI燃烧相位,进一步实现了燃烧模式等IMEP运行基础上的等CA50切换,并重点研究了EGR切换策略对燃烧模式切换过程中CA50平顺性的影响,确定了最优的EGR切换策略。试验结果表明,CI-HCCI燃烧模式切换过程,最优的EGR切换策略为无量纲循环数σCI-HCCI等于4.8方案,COVCA50仅为16.4%,较同时切换时减小了28%;HCCI-CI燃烧模式切换过程,最优的EGR切换策略为无量纲循环数σHCCI-CI等于0.6方案,COVCA50仅为13.8%,较同时切换时减小了30.3%。