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減少?zèng)_程數(shù)實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)的小型化

發(fā)動(dòng)機(jī)小型化是在減輕發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷的情況下降低燃油消耗的有效措施。過去，發(fā)動(dòng)機(jī)小型化是通過降低發(fā)動(dòng)機(jī)排量、減少氣缸數(shù)，以及最小化發(fā)動(dòng)機(jī)中低負(fù)荷下的泵吸損失和摩擦損失來改善燃油經(jīng)濟(jì)性。目前研究表明，減少發(fā)動(dòng)機(jī)沖程數(shù)可以在保持相同缸內(nèi)平均指示壓力的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)小型化。為此，本文對一臺(tái)4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，并通過試驗(yàn)對其性能、燃燒及排放特性進(jìn)行研究。

試驗(yàn)采用一臺(tái)排量0.35L的單缸汽油機(jī)，其上配備4個(gè)可獨(dú)立控制的進(jìn)排氣門。將該發(fā)動(dòng)機(jī)的干式油底殼改為濕式油底殼，防止出現(xiàn)傳統(tǒng)2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)固有的潤滑和耐久性問題。采用一臺(tái)奧地利AVL（李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備）公司生產(chǎn)的515壓縮機(jī)，為改造后的發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓空氣，以快速清除燃燒廢氣。將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在瞬態(tài)測功機(jī)上，采用美國特利丹HFM-200流量計(jì)測量進(jìn)氣流量，美國高準(zhǔn)83A科里奧利流量計(jì)測量燃油流量，瑞士奇石樂6061B壓電傳感器測量缸內(nèi)壓力，奇石樂4007BA20F和4007BA5F壓阻傳感器測量進(jìn)氣壓力和排氣壓力?；谌鸬淙R納林德720曲軸編碼器將獲得的壓力數(shù)據(jù)與曲軸位置相關(guān)聯(lián)。此外，采用K型電耦分別測量進(jìn)氣、排氣、燃油、冷卻液的溫度。試驗(yàn)共分為兩組：一組保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min；另一組則保持在1600r/min。每組條件下控制發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)有效壓力在0.2～1.0MPa。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和潤滑油溫度始終保持在80℃，上下波動(dòng)不超過3℃。點(diǎn)火正時(shí)、噴油正時(shí)以及其它氣門參數(shù)通過里卡多公司rCube控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。采用堀場MEXA 7170DEGR氣體分析儀和AVL 415煙度計(jì)對排放物進(jìn)行測量，所有得到的數(shù)據(jù)通過美國國家儀器公司生產(chǎn)的NI USB-6353數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行收集。研究結(jié)果表明：中低負(fù)荷下，上述兩種轉(zhuǎn)速條件下的燃油消耗均得到改善。但在高負(fù)荷下，由于燃燒效率和增壓器的功率消耗使燃油經(jīng)濟(jì)性未出現(xiàn)較大改善。4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)為2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)后，燃油霧化和混合時(shí)間減少，因而CO和未燃燒HC的排放增加，但壓縮機(jī)的使用可降低NOx的排放。

Macklini Dalla Nora et al. SAE 2016-01-0674.

編譯：李臣