停缸策略对汽油机性能影响的研究

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近年来我国对外原油进口已超过70%,能源安全关乎国家安全。面对严峻的能源安全形势,节能减排是减少能源消耗的重要措施。随着社会发展,中国民用汽车保有量逐年增长。目前车用燃油消费占全国燃油消费比例已经达到55%左右,为了应对车用燃料消耗快速增长,各汽车企业相继采用多种降低发动机油耗的技术,其中停缸技术在降低油耗方面有较大潜力。停缸技术的核心是在中低负荷下,停止部分气缸的运行,大负荷工况下,恢复气缸的正常运行。目前停缸技术存在断油停缸、回流停缸和停阀停缸三种实现方案。为了进一步探索停缸技术在降低汽油机油耗方面的潜力,本文通过试验和仿真的方式研究了不同停缸方案对汽油机性能的影响。搭建了回流停缸试验系统,开展了断油停缸和回流停缸方案性能测试试验。研究结果表明:中低负荷下,回流停缸方案油耗低于断油停缸方案,高负荷下,两种停缸方案油耗基本相同;采用断油停缸方案能降低发动机在中低负荷下的泵气损失同时提高工作缸的热效率,随着发动机工作负荷增加,断油停缸方案节油效果逐渐下降;回流停缸方案中回流的废气对工作缸缸内混合气有加热作用。中低负荷下,回流的废气提高了工作缸缸内混合气的初始温度,加速了火核的形成,缩短了滞燃期,从而降低了燃烧循环变动。高负荷下,回流的废气对工作缸缸内混合气加热效果下降,回流停缸方案与断油停缸方案燃烧循环变动差异不大。建立了发动机GT-Power模型,探索动态跳跃点火停缸方案和米勒循环对油耗的影响规律。研究结果表明:低负荷工况下,动态跳跃点火方案节油率达到30%左右。随着负荷增加,节油效果下降;采用动态跳跃点火方案在中小负荷下能显著降低发动机的CO和HC排放,但会导致发动机NO排放增加;相较于断油停缸和回流停缸方案,动态跳跃点火方案在中低负荷下节油效果更好,同时还能拓展停缸技术适用的负荷范围;将动态跳跃点火技术结合米勒循环能进一步降低发动机油耗,在低负荷工况下能达到36.1%的节油效果。
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