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中小型乘用車的2沖程汽油機(jī)

在所有的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中，2沖程汽油機(jī)可以達(dá)到最高的比功率，這使其自然成為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)小型化和發(fā)動(dòng)機(jī)降速的一個(gè)推動(dòng)因素。此外，多缸2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)對電動(dòng)增壓器來說是一種理想的搭配。本文通過CFD-1d模擬和試驗(yàn)假設(shè)對獲得旋轉(zhuǎn)閥專利的3缸、1.0L、汽油直噴2沖程渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。

4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑系統(tǒng)都是相同的。增壓系統(tǒng)是由渦輪增壓器和電動(dòng)壓縮機(jī)串接。為滿足符合標(biāo)準(zhǔn)的汽車12V電力系統(tǒng)，電動(dòng)壓縮機(jī)的功率應(yīng)小于2kW。在滿載荷時(shí)，所設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠很容易在4500r/min時(shí)功率達(dá)到95kW，在1500r/min時(shí)轉(zhuǎn)矩達(dá)到210N·m，并在任何操作條件下都能實(shí)現(xiàn)節(jié)約燃油的目的。相比具有相同排量和最大功率的4沖程直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有更高的扭矩值（平均約高25%），并降低燃油消耗率（約10%）。對于任意給定的扭矩值，制動(dòng)平均有效壓力為輸入扭矩的1/2。因此，在減輕質(zhì)量、節(jié)省成本以及用于改善NVH性能方面具有重要優(yōu)勢。

在部分載荷時(shí)，2沖程汽油機(jī)可以在再生制動(dòng)時(shí)進(jìn)一步降低燃油消耗，因?yàn)樵偕苿?dòng)能量可用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓縮機(jī)，在轉(zhuǎn)速4250r/min、扭矩120N·m時(shí)的燃油消耗達(dá)到最佳（為211g/kW·h）。在低載荷和低速時(shí)，2沖程汽油機(jī)也會(huì)有優(yōu)異的燃油效率，而4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在此工況下經(jīng)常會(huì)受高泵吸效應(yīng)和摩擦損失影響而降低燃油效率。2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是具有復(fù)雜的后處理系統(tǒng)和在部分載荷條件下為實(shí)現(xiàn)正常的高效燃燒分層充氣所需要的復(fù)雜的噴射校準(zhǔn)系統(tǒng)。

研究了一種2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)原型，需要做進(jìn)一步的研究，如基于CFD-3d仿真對掃氣和燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，選擇最合適的物理組件（噴射器、渦輪增壓器、送風(fēng)機(jī)和電器零件等），并依據(jù)所選車輛、駕駛周期等確定控制策略。

Enrico Mattarelli et al. SAE 2015-01-1284.

編譯：牛妍妍