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增程式5沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證

研究開(kāi)發(fā)了5沖程渦輪增壓、進(jìn)氣道燃油噴射、火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，用于增程式電動(dòng)汽車(chē)或串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的主動(dòng)力源。5沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是直列式3缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其中2個(gè)氣缸有4個(gè)沖程，第3個(gè)氣缸在燃燒階段會(huì)執(zhí)行另外一個(gè)膨脹行程。渦輪增壓器提供的增壓壓力由稱(chēng)為“智能廢氣門(mén)”的新型系統(tǒng)控制，這種廢氣門(mén)有別于傳統(tǒng)的廢氣門(mén)，其包括低壓氣缸可變氣門(mén)正時(shí)的2個(gè)排氣門(mén)。轉(zhuǎn)速在3500～4500r/min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生40kW的功率，并由于使用了火花塞點(diǎn)火、直接燃油噴射和原廠配件（連桿、氣門(mén)和渦輪增壓器）而降低了成本。制動(dòng)燃油消耗率（BSFC）是226g/kW·h，對(duì)應(yīng)的燃料轉(zhuǎn)換效率為36.1%。該效率在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min和制動(dòng)功率為32.5kW時(shí)可以達(dá)到，對(duì)于每缸有兩個(gè)節(jié)氣門(mén)的多點(diǎn)噴射系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)效果非常顯著。制動(dòng)燃油消耗率的預(yù)期優(yōu)化應(yīng)低于217g/kW·h，力矩超過(guò)90N·m。

為了評(píng)估這種發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，在大范圍運(yùn)行工況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，在發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有任何故障或維修的情況下，對(duì)其多個(gè)狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行超過(guò)500h的測(cè)試。模型預(yù)測(cè)結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，基于0d/1d（0維/一維）仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的一致性。此外，模型運(yùn)行結(jié)果表明，使用較好的優(yōu)化程序或者更加先進(jìn)的技術(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的BSFC達(dá)到較低，但會(huì)對(duì)運(yùn)行成本產(chǎn)生影響；同時(shí)對(duì)具有較高辛烷值的燃料（如乙醇）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響也進(jìn)行了評(píng)估。

從功率角度看，該發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，其質(zhì)量和尺寸比較大，成本更高，但效率也更高。雖然這種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了500h的測(cè)試，但仍需要進(jìn)行耐久性測(cè)試以評(píng)估該新型發(fā)動(dòng)機(jī)的老化性。該發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)后處理系統(tǒng)有較高的要求，因?yàn)槠鋵?duì)燃料轉(zhuǎn)化效率會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)也受熱損失增加和/渦輪增壓器成本的限制。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2014年第82期

作者：A.Kéromnès et al

編譯：何云廷