先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和燃料辛烷值對(duì)降低CO2排放的研究

發(fā)動(dòng)機(jī)小型化是滿足平均CO2排放需求的重要方式。減小壓縮比同時(shí)采用渦輪增壓、缸內(nèi)直噴等技術(shù)可有效降低摩擦損失和泵氣損失，但這會(huì)增加非正常燃燒的可能性，并且影響燃油經(jīng)濟(jì)性。

優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，使其可采用較高辛烷值（RON）燃料以實(shí)現(xiàn)高壓縮比，這樣可在較低負(fù)荷工況下有較高的熱力效率，同時(shí)能夠緩和高負(fù)荷燃燒過程和降低過量供油需求。這種高辛烷值高壓縮比的協(xié)同作用，在法定循環(huán)工況和實(shí)際道路運(yùn)行下，發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)較低的CO2排放和較高的燃油利用率。

試驗(yàn)采用一臺(tái)裝有渦輪增壓器的1.2L 3缸汽油機(jī)原型，最大平均有效壓力為3MPa。通過改變壓縮比和燃料辛烷值優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，研究分析發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒參數(shù)和排放參數(shù)，量化此協(xié)同方法的優(yōu)勢(shì)。

在空燃比10.2∶1下，燃料辛烷值95～102，能夠增大發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)運(yùn)行范圍且不受爆震燃燒限制。在燃料辛烷值為95的情況下，增加空燃比10.2∶1～12.2∶1，在發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力為1MPa下，可降低燃油消耗率4%。在全負(fù)荷狀態(tài)下，燃油消耗率可高達(dá)30%。同時(shí)改變壓縮比10.2∶1～12.2∶1，燃料辛烷值95～102，則研究發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行工況下發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率提高4%～5%左右。在空燃比12.2∶1、燃料辛烷值95下，要求發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷降低10%，轉(zhuǎn)速高于4000r/min，避免超過渦輪增壓器的最大轉(zhuǎn)速。

在爆震受限區(qū)域，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率依賴于燃料辛烷值；在其它區(qū)域，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率與壓縮比直接有關(guān)。通過增加燃料辛烷值可降低發(fā)動(dòng)機(jī)過量供油量以及在高負(fù)荷下相應(yīng)的燃燒熱效率。

BP Leach et al.SAE 2014-01-2610.

編譯：謝秀磊