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具有高膨脹比和可變氣門系統(tǒng)的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力分析

通過仿真分析和單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)驗(yàn)證，將可變壓縮比（VCR）技術(shù)和可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（VVA）技術(shù)相結(jié)合，能有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。

仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的可變氣門正時(shí)系統(tǒng)（VVT）相比，由于本研究基于阿特金森-米勒循環(huán)將VCR技術(shù)和VVA技術(shù)緊密結(jié)合，因此在很大程度上提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率，可獲得更好的熱力學(xué)效益。通過對(duì)高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)/排氣門開起/關(guān)閉控制策略的三維仿真發(fā)現(xiàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷工況下，若壓縮比在10∶1～18-20∶1的范圍內(nèi)變化，則其熱效率能夠提高12%～13%。而在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)驗(yàn)證過程中，在特殊優(yōu)化過的燃燒室內(nèi)，壓縮比能夠達(dá)到23∶1，并且試驗(yàn)結(jié)果也有效地驗(yàn)證了仿真分析的結(jié)論。

通過將軟件仿真和單缸發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合分析得知，對(duì)于一臺(tái)實(shí)際的4缸1.5L渦輪增壓缸內(nèi)直噴（TGDI）發(fā)動(dòng)機(jī)，其進(jìn)氣門升程控制策略需要進(jìn)行調(diào)整，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)后的要求。將優(yōu)化后的控制策略與實(shí)際的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行了聯(lián)合仿真，證明了所提出方案能夠有效地改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。

軟件仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果證明：將VCR技術(shù)和VVA技術(shù)結(jié)合能有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率；在日常駕駛工況下，對(duì)比固定壓縮比（10.5∶1）和搭載VVT變氣門正時(shí)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，采用VCR技術(shù)和VVA技術(shù)相結(jié)合的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性能夠提高8%～11%，同時(shí)該發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善更加穩(wěn)定，系統(tǒng)可靠性更強(qiáng)。

Paul Ferrey et al. SAE 2014-01-1201.

編譯：范狄