研究人員提出Atkinson循環發動機優化策略 提高燃油經濟性

2020-12-23 蓋世汽車資訊

(圖源:福田官網)

蓋世汽車訊 據外媒報導,北京理工大學和北汽福田汽車的研發團隊,提出優化阿特金森(Atkinson)循環汽油發動機性能的策略。比起傳統的奧託循環發動機,這種發動機更省油,在混合動力電動汽車發展中起著關鍵作用。

在部分負荷工況下,傳統汽油發動機存在泵氣損失大、燃油經濟性差等缺點,不能滿足混合動力汽車的經濟性及排放要求。Atkinson循環發動機憑藉自身諸多優點,成為混合動力汽車發展的主要選擇。據相關研究,混合動力汽車的燃油經濟性,有20%-30%要歸功於Atkinson循環發動機的開發和應用。目前,人們普遍認為,Atkinson循環發動機是理想的混合動力汽車發動機。

在此項研究中,研究人員詳細探討,Atkinson循環發動機在低速和部分負載工況下的節油機理。該團隊根據小壓升比下的循環效率,重點研究壓縮比範圍,並在壓縮壓力約束下,優化高壓比和進氣閥延遲關閉(LIVC)。

在所有壓升比下,Atkinson循環的循環效率都具有明顯優勢,尤其是高壓升比。壓升比/膨脹比與有效壓縮比之比,對Atkinson循環的影響很大。在一定壓升比下,Atkinson的效率首先會升至最高值,接著隨著εe /εc的增加而減小。

研究人員通過熱力學分析,根據小壓升比下的 Atkinson循環效率,初步確定壓縮比範圍。在壓縮壓力約束下,對壓縮比下的進氣閥關閉(IVC)進行優化,並通過一維仿真,優化壓縮比和氣門正時。

主要研究結果包括:

該團隊在泵氣損失和燃油經濟性方面取得顯著改良,從而驗證優化策略的有效性。由於泵氣損失降低,機械效率得以提高,這是中低負荷下燃油經濟性提高的主要原因;而指示熱效率提升,是高負荷下燃油經濟性提高的主要原因。

在2000 rpm@2 bar和3000 rpm@3 bar時,Atkinson循環發動機的燃油消耗率(BSFC)分別提高了9%和8%。進氣壓力增加是泵氣損失下降的主要原因。Atkinson循環發動機的定容燃燒過程更加明顯,大大提高燃燒質量。

研究人員表示,將通過探討多缸Atkinson循環發動機的工作過程,對發動機的動力性能、排放性能,以及如何有效利用進氣回流效應,進行深入研究。

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