具有高膨胀比和可变气门系统的可变压缩比发动机的潜力分析



具有高膨胀比和可变气门系统的可变压缩比发动机的潜力分析

通过仿真分析和单缸发动机的试验验证，将可变压缩比（VCR）技术和可变气门驱动系统（VVA）技术相结合，能有效地提高发动机动力性和改善发动机燃油经济性。

仿真结果表明，与传统的可变气门正时系统（VVT）相比，由于本研究基于阿特金森-米勒循环将VCR技术和VVA技术紧密结合，因此在很大程度上提高了发动机效率，可获得更好的热力学效益。通过对高压缩比发动机燃烧室进/排气门开起/关闭控制策略的三维仿真发现，该发动机在低负荷工况下，若压缩比在10∶1～18-20∶1的范围内变化，则其热效率能够提高12%～13%。而在单缸发动机的试验验证过程中，在特殊优化过的燃烧室内，压缩比能够达到23∶1，并且试验结果也有效地验证了仿真分析的结论。

通过将软件仿真和单缸发动机试验测试的结果进行联合分析得知，对于一台实际的4缸1.5L涡轮增压缸内直喷（TGDI）发动机，其进气门升程控制策略需要进行调整，以满足发动机改动后的要求。将优化后的控制策略与实际的4缸发动机模型进行了联合仿真，证明了所提出方案能够有效地改善发动机燃油经济性。

软件仿真和试验验证结果证明：将VCR技术和VVA技术结合能有效地提高发动机热效率；在日常驾驶工况下，对比固定压缩比（10.5∶1）和搭载VVT变气门正时系统的发动机，采用VCR技术和VVA技术相结合的发动机燃油经济性能够提高8%～11%，同时该发动机燃油经济性的改善更加稳定，系统可靠性更强。

Paul Ferrey et al. SAE 2014-01-1201.

编译：范狄