電動增壓高熱效率汽油機熱力學循環(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)，應用數(shù)值循環(huán)模擬方法，基于熱力學原理，研究電動增壓技術(shù)提升汽油機熱效率的創(chuàng)新技術(shù)途徑，并分析其預期成效，解決中低速和中低負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汽油機的實際的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用并行測試仿真建模理念，建立2.0L四缸汽油機仿真模型，并對建立的四缸自然吸氣汽油機模型進行校正和實驗驗證。軟件模擬中，結(jié)合專門的驅(qū)動模塊與壓氣機模塊，建立電動增壓器模型。嵌入汽油機爆震仿真模型，預測和評估電動增壓導致的爆震燃燒。同時，建立節(jié)氣門 PID控制仿真模型，調(diào)整發(fā)動機的性能輸出。在四缸汽油機仿真模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合電動增壓器模型、汽油機爆震仿真模型以及 PID控制模型，建立了四缸電動增壓汽油

3、機熱力學仿真模型。
　　本章基于熱力學原理，提出電動增壓無回流米勒循環(huán)的創(chuàng)新技術(shù)途徑，解決汽油機部分負荷燃油經(jīng)濟性差的問題。通過進氣門早關(guān)來實現(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。電動增壓器進行進氣增壓，可使進氣壓比的變化與汽油機轉(zhuǎn)速負荷毫不相關(guān)，彌補因運行米勒循環(huán)而產(chǎn)生的動力性低減。最終技術(shù)途徑為：進氣門升程曲線為IVC468 oCA(即下止點前72 oCA)，增壓器為

4、Rotrex電動增壓器C15-20，汽油機幾何壓縮比為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)方案使得汽油機在中低負荷下，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、智能控制汽油機進氣充量，通過可變氣門正時機構(gòu)調(diào)節(jié)進氣門關(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。最終技術(shù)途徑為：在小負荷工況下，進氣門升程曲線為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)運行。在大負荷工況， 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匹配合理，實現(xiàn)汽油機大幾何壓縮比設(shè)計(15.4225)，汽油機部分負荷下燃油經(jīng)濟性進一步得到提高，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)汽油機方案，方案2為電動增壓VVT可變有效壓縮比方案。方案1在