電動增壓高熱效率汽油機(jī)熱力學(xué)循環(huán)模擬分析.pdf

1、改變能源使用結(jié)構(gòu)，開發(fā)利用新型能源及節(jié)能技術(shù)以減少對不可再生能源的依賴、減少大氣污染已成為各國發(fā)展的共識，越來越嚴(yán)格的汽車油耗和排放法規(guī)陸續(xù)出臺，世界各個汽車制造企業(yè)相繼制定提高發(fā)動機(jī)熱效率的決策和技術(shù)途徑。本文旨在結(jié)合目前最新的電動增壓技術(shù)，應(yīng)用數(shù)值循環(huán)模擬方法，基于熱力學(xué)原理，研究電動增壓技術(shù)提升汽油機(jī)熱效率的創(chuàng)新技術(shù)途徑，并分析其預(yù)期成效，解決中低速和中低負(fù)荷下的熱效率低下的問題。本文具體工作與相關(guān)結(jié)論如下：
　　根據(jù)某車用

2、2.0L汽油機(jī)的實(shí)際的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用并行測試仿真建模理念，建立2.0L四缸汽油機(jī)仿真模型，并對建立的四缸自然吸氣汽油機(jī)模型進(jìn)行校正和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。軟件模擬中，結(jié)合專門的驅(qū)動模塊與壓氣機(jī)模塊，建立電動增壓器模型。嵌入汽油機(jī)爆震仿真模型，預(yù)測和評估電動增壓導(dǎo)致的爆震燃燒。同時，建立節(jié)氣門 PID控制仿真模型，調(diào)整發(fā)動機(jī)的性能輸出。在四缸汽油機(jī)仿真模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合電動增壓器模型、汽油機(jī)爆震仿真模型以及 PID控制模型，建立了四缸電動增壓汽油

3、機(jī)熱力學(xué)仿真模型。
　　本章基于熱力學(xué)原理，提出電動增壓無回流米勒循環(huán)的創(chuàng)新技術(shù)途徑，解決汽油機(jī)部分負(fù)荷燃油經(jīng)濟(jì)性差的問題。通過進(jìn)氣門早關(guān)來實(shí)現(xiàn)無回流的米勒循環(huán)，形成膨脹比大于壓縮比的效果，且使得進(jìn)氣真空膨脹降溫，提升熱效率的同時抑制爆震。電動增壓器進(jìn)行進(jìn)氣增壓，可使進(jìn)氣壓比的變化與汽油機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷毫不相關(guān)，彌補(bǔ)因運(yùn)行米勒循環(huán)而產(chǎn)生的動力性低減。最終技術(shù)途徑為：進(jìn)氣門升程曲線為IVC468 oCA(即下止點(diǎn)前72 oCA)，增壓器為

4、Rotrex電動增壓器C15-20，汽油機(jī)幾何壓縮比為12.5063(保持有效壓縮比9.3766不變)。循環(huán)模擬結(jié)果為：Rotrex-C15-20電動增壓器與該汽油機(jī)匹配較好，電動增壓無回流米勒循環(huán)技術(shù)方案使得汽油機(jī)在中低負(fù)荷下，有效熱效率得到較大的提升，整體提升平均保持在5%~8%，最大有效熱效率提升為11.47%。在保證汽油機(jī)不爆震的前提下，動力性輸出也有提高和改善。
　　提出創(chuàng)新的“電動增壓可變米勒循環(huán)”，基于電動增壓支配性

5、智能控制汽油機(jī)進(jìn)氣充量，通過可變氣門正時機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)氣門關(guān)閉時刻，獲得有效壓縮比小于幾何壓縮比、膨脹比大于有效壓縮比的可調(diào)等效米勒循環(huán)（Miller Cycle）效應(yīng)。最終技術(shù)途徑為：在小負(fù)荷工況下，進(jìn)氣門升程曲線為IVC490-IVO386oCA，此時電動增壓器不工作，以大幾何壓縮比(定值15.4225)、大有效壓縮比(變量15.15)運(yùn)行。在大負(fù)荷工況， VVT使氣門升程曲線左移40oCA，同時采用電動增壓，變更為大幾何壓縮比(定值1

6、5.4225)、小有效壓縮比(變量9.3766，與原始曲線的有效壓縮比保持不變)運(yùn)行，避免爆震的發(fā)生。循環(huán)模擬結(jié)果為：Rotrex-C15-20電動增壓器與該方案下汽油機(jī)匹配合理，實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)大幾何壓縮比設(shè)計(jì)(15.4225)，汽油機(jī)部分負(fù)荷下燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步得到提高，最大提升熱效率為12.41%。
　　對兩種技術(shù)途徑進(jìn)行綜合比較與對比分析。方案1為電動增壓無回流米勒循環(huán)汽油機(jī)方案，方案2為電動增壓VVT可變有效壓縮比方案。方案1在