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分析混合動力乘用汽車發動機的選擇及其關鍵技術(二)
來源:汽車維修與保養  作者:佚名  2020-11-21 09:17:35

     通過回流行程可以對發動機有效排量(進氣量)進行調節來控制缸內氣體質量,從而調節發動機負荷。發動機有效排量(進氣量)的調節主要利用可變氣門正時技術(VVT),采取推遲進氣門關閉時刻與加大節氣門開度(理論上可以取消節氣門)使一部分在進氣行程中已經進入氣缸的新鮮空氣被壓縮行程上行的活塞推回進氣道,減少了缸內氣體質量。在理想情況下,整個進氣過程中進氣道和缸內的壓力基本可以保持在大氣壓力,因此,在進氣過程中活塞移動不需要克服活塞兩端壓力差做功,這樣就減少了發動機進氣行程的泵氣損失和壓縮行程的壓縮功,如圖7所示。另外,在活塞壓縮行程中,進氣門推遲關閉時刻才是壓縮行程的實際開始點,這就使有效壓縮行程減小,而膨脹行程與奧托循環相似或稍長(調節排氣門在下止點前延遲打開再進行等壓放熱,增加有效膨脹行程),形成膨脹比大于有效壓縮比的效果,更大程度地將熱能轉化為機械能,提高發動機的指示熱效率,降低燃油消耗。同時有效壓縮比減小,使缸內燃燒溫度降低,有利于降低發動機爆燃,可以提高發動機的幾何壓縮比(豐田第三代普銳斯2RZ-FXEQ可特金森循環發動機的幾何壓縮比提高到13:1),等于提高了膨脹比,使發動機指示熱效率得到提高。

    圖8所示為1.6L奧托汽油發動機改裝阿特金森發動機后的外特性圖,阿特金森循環發動機與原機相比,在轉速低于3 500r/min的中低轉速范圍內,動力性略有下降,外特性扭矩降幅為1.8%~4.3%,在轉速高于3 500r/min的中高轉速范圍內,扭矩基本相同;功率與原機相比,只在低于3 500r/min的中低轉速范圍內功率略有降低,降幅不超過4.3%,在高于3 500r/min的中高轉速范圍內,功率基本相同,在5 500r/min工況點處,阿特金森循環發動機與原機相比功率升高3.2kW,增幅為3.9%;有效燃油消耗率對比,阿特金森循環發動機除5000r/min工況點處有效燃油消耗率比原機相比升高2.1%外,其余工況有效燃油消耗率均得到了明顯改善,最大降幅在3 500r/min工況點處,達到了9.1,外特性不同轉速下平均有效燃油消耗率改善率達到了4.5%以上。
    對阿特金森循環發動機與原機萬有特性有效燃油消耗率對比曲線如圖9所示,阿特金森循環發動機與原機相比相同等油耗線更為平緩且覆蓋面積更大。其中2508/(kw·h)等油耗線區域與原機相比擴大了一倍以上,其覆蓋范圍包括了1 250r/min到3 500r/min的轉速范圍與83N·m~130N·m的扭矩范圍,幾乎與原機2608/(kW·h)等油耗線覆蓋區域重合,乘用車常用工況均在2508/(kw·h)等油耗線區域范圍之內。而原機2508/(KW·h)等油耗線覆蓋范圍僅為2000r/min~3 250r/min的轉速范圍與110N·m~135N·m扭矩范圍這塊較小區域。

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