提高汽油机部分负荷效率的方法.ppt

资料来源：能源投资与管理第46卷，2005年12月第20期作者：奥斯曼纳金库特拉尔(伊斯坦布尔理工大学)，提高汽油机部分负荷效率的方法，文献报告，记者胡顺堂，报告内容，1。文献综述和引言2。提高部分负荷效率的方法2.1可变气门正时和可变气门升程2.2可变压缩比2.3增压2.4分层稀薄燃烧2.5可变发动机排量(气缸休眠)2.6不同系统的组合3。结论，1。文献综述和介绍。从节能降耗的要求，即二氧化碳减排出发，简要介绍了各国燃油经济性法规的发展历史。比较了理想气体奥托循环、理想燃料奥托循环和实际发动机循环的热效率和损失。本文着重分析了部分负荷泵送损失的增加对传统节流控制负荷汽油机热效率的影响。总结了几种提高汽油机部分负荷效率的方法。可变气门正时和可变气门升程可变压缩比的不同系统的组合增压分层稀薄燃烧可变发动机排量(气缸休眠)1。文献综述和介绍，汽油机部分负荷效率降低的主要原因是通风时节流阀部分开启导致节流损失增加，导致泵气损失增加(即P-V图上低压环面积增加)。同时，燃烧条件的恶化，如燃烧速度的降低和循环波动的增加，也会导致损失的增加和热效率的降低。节流控制，不同负荷下泵送损失和热效率的变化。单缸发动机试验结果：2000转/分，综合热效率由6巴降至1.5巴，PMEP由0.3巴增至0.7巴，综合热效率由5%增至46%，净指示热效率由35%降至27%，总热效率为36-38%，变化不大。许多汽车生产和研究机构都在这一领域进行了研究，其主要目的是消除节流阀或任何负载，并尽量使开度最大化，从而减少泵气损失。提高汽油机部分负荷效率的主要方法有：1 .文献综述和介绍；2.提高部分负荷效率的方法；2.1可变气门正时和可变气门升程(VVT和VVL)通过调整进气门升程和打开/关闭正时来控制负载，以便进气门提前或延迟关闭。(节气门全开，负载不受节气门控制)，延迟关闭策略是通过延迟关闭进气门和将缸内气体返回进气通道来调整负载。早期停机策略是采用小升程和短持续时间曲线，用升程和停机时间限制进气量，从而调整负荷。显著减少泵气损失，提高热效率。2.1可变气门正时和可变气门升程(VVT和VVL)、其他负载控制方法(SAE2000-01-1227、R.Flierl、BMW)、废气再吸收EGR、提前进气关闭、废气高压EGR、延迟进气关闭、延迟进气打开和提前关闭、节气门控制、2.1可变气门正时和可变气门升程(VVT和VVL)、上述进气阀提前关闭或延迟关闭的使用可以显著降低泵的损失，而PMEP/IMEPgross降低，提高热效率并降低油耗。另一方面，排气阀的开启时间也能影响和提高热效率，这主要是通过影响膨胀功来实现的。然而，使用VVT和VVL来提高热效率和降低燃料消耗的潜力受到有效压缩比降低的限制。此外，由于节流阀的取消，进气通道中的气体压力相对较高，导致燃料蒸发和混合不良。由于上述原因，在非常小的负载条件下，由于有效压缩比的降低和燃烧的恶化(长燃烧持续时间和大循环波动)，热效率的提高受到限制，尽管泵气损失也减少了。VVT和VVL通常在部分负荷下节省5-15%的油。该值与发动机本身和所用的测试周期有关。BMWValvetronic的节油效果：n=4000r转/分，BMEP=4巴，节油6-10% n=3000转/分，BMEP=4巴当发动机处于低负荷时，机械负荷远离最大允许负荷，提高热效率的潜力很大。因此，通过增加部分负荷下的压缩比可以改善燃烧质量和热效率，同时爆燃也不容易。2.2、可变压缩比，根据速度负荷变化来调整压缩比，以达到最小的燃油消耗。高速小负载，可以选择更高的压缩比。然而，可变压缩比不能直接用于控制负载，即它不能像VVT/VVL那样减少泵送损失。在相同的净IMEP条件下，与固定压缩比相比，必须关闭节流阀以减少进气，从而增加泵送损失。热效率的进一步提高是有限的。为了进一步提高热效率，可以将VVT/VVL和稀薄燃烧结合起来，以减少泵气损失。使用可变压缩比可以节省3-10%的油。在应用中，压缩比限制在=15以下(热损失和摩擦损失增加的极限)，采用2.2可变压缩比，废气涡轮增压，可利用废气能量增加进气压力并补偿泵气损失。然而，爆燃问题会发生在重负荷下，所以一般增压汽油发动机的压缩低于自然吸气汽油发动机。增压的优点是可以输出大功率，排量和质量小，有利于发动机的轻量化和车辆的总体布置。部分负荷时可以提高燃油经济性。在相同负荷点下，小型增压汽油机具有较高的机械效率、较低的PMEP/IMEP(总量)和较轻重量后的较高热效率。可节油3-10%。分层进气稀燃的主要思想是在火花塞附近提供浓混合气(12: 1)，以便稳定可靠地点火，而非常稀的混合气(25: 1)分布在大多数燃烧室中。这意味着在部分负荷下可以使用较大的节流口，这可以明显减少泵气损失，并且膨胀过程中的平均多边指数较高，从而提高热效率和燃料消耗。节油17-28%。2.4分层稀薄燃烧汽油发动机可以采用更高的压缩比，因为稀薄燃烧抑制爆燃。大众FSI(分层燃油喷射)技术的特点是，它可以减少泵送损失，并确保低负荷时的低油耗，但需要添加特殊的催化转化器，以有效净化和处理废气。2.4分层贫燃汽油机，2.4分层贫燃汽油机，三菱GDI可使混合比达到4033601。它使用一个垂直吸入口，以一种独特的方式从气缸盖上方吸入空气，产生强大的向下气流。这种向下的流动在弯曲的顶部活塞附近得到加强，并在气缸中形成纵向涡流。在高压旋转喷射器的作用下，在压缩过程的后期直接喷射到气缸中的燃料形成密集的喷雾，该喷雾不扩散而是在弯曲顶部活塞的顶部空间中蒸发。混合气体通过纵向涡流被带到火花塞附近，在火花塞周围形成相对较厚的分层混合状态。虽然整个燃烧室非常薄，但由于从厚到薄的层状分布，可以确保点火并实现稳定燃烧。其基本思想是在部分负荷时选择性地停止一些气缸的运转，以减少发动机的工作容积并控制进气量。(不通过节流控制)与节流控制相比，在各气缸的总进气压力相同的情况下，单个工作气缸的进气压力增加，泵气损失减少，热效率提高，油耗降低。2.5可变排量(气缸休眠)意味着：一是切断某个气缸的供油，使其休眠。第二种方法是关闭钢瓶的阀门来停止它的工作。一般来说，它是通过可变气门致动器实现的。后者更有利于减少泵气损失。报道的节油效果为7-26%。实际使用受到粗加工、振动和噪音的限制。2.5可变排量，2.6可控自燃(CAI)低温燃烧技术。CAI燃烧可以描述为由燃料、空气和缸内再循环燃烧产物形成的均匀混合物在压缩顶部附近达到点火条件的过程在发动机的气缸中，均质混合物同时自发点燃，没有燃烧时的火焰传播过程，燃烧持续时间短，热量释放集中。由于发动机气缸中的可燃混合物同时燃烧，为了防止燃烧速率和压力上升速率过高，可燃混合物需要大量稀释。目前，过量空气和废气再循环(EGR)主要用于稀释可燃混合物，但即使如此，HCCI的燃烧持续时间也比国际标准和国际标准短。它更接近定容燃烧，所以它的经济性更好。图1-1HCCI燃烧过程(美国西南研究所)。与传统的汽油机相比，CAI汽油机可降低油耗15%-20%。与此同时，氮氧化物的排放量将大大减少，达到三效催化处理后的传统汽油机水平。不同方式组合的效果，VVT/VVL+圆筒休眠节省14-16%；分层直喷+VVT节油15-18%；分层直喷气缸休眠节油19-23%；结论上述方法具有提高汽油机部分负荷热效率的潜力，并已得到不同程度的研究和