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具有高膨脹比和可變氣門系統(tǒng)的可變壓縮比發(fā)動機的潛力分析

通過仿真分析和單缸發(fā)動機的試驗驗證，將可變壓縮比（VCR）技術和可變氣門驅動系統(tǒng)（VVA）技術相結合，能有效地提高發(fā)動機動力性和改善發(fā)動機燃油經(jīng)濟性。

仿真結果表明，與傳統(tǒng)的可變氣門正時系統(tǒng)（VVT）相比，由于本研究基于阿特金森-米勒循環(huán)將VCR技術和VVA技術緊密結合，因此在很大程度上提高了發(fā)動機效率，可獲得更好的熱力學效益。通過對高壓縮比發(fā)動機燃燒室進/排氣門開起/關閉控制策略的三維仿真發(fā)現(xiàn)，該發(fā)動機在低負荷工況下，若壓縮比在10∶1～18-20∶1的范圍內變化，則其熱效率能夠提高12%～13%。而在單缸發(fā)動機的試驗驗證過程中，在特殊優(yōu)化過的燃燒室內，壓縮比能夠達到23∶1，并且試驗結果也有效地驗證了仿真分析的結論。

通過將軟件仿真和單缸發(fā)動機試驗測試的結果進行聯(lián)合分析得知，對于一臺實際的4缸1.5L渦輪增壓缸內直噴（TGDI）發(fā)動機，其進氣門升程控制策略需要進行調整，以滿足發(fā)動機改動后的要求。將優(yōu)化后的控制策略與實際的4缸發(fā)動機模型進行了聯(lián)合仿真，證明了所提出方案能夠有效地改善發(fā)動機燃油經(jīng)濟性。

軟件仿真和試驗驗證結果證明：將VCR技術和VVA技術結合能有效地提高發(fā)動機熱效率；在日常駕駛工況下，對比固定壓縮比（10.5∶1）和搭載VVT變氣門正時系統(tǒng)的發(fā)動機，采用VCR技術和VVA技術相結合的發(fā)動機燃油經(jīng)濟性能夠提高8%～11%，同時該發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的改善更加穩(wěn)定，系統(tǒng)可靠性更強。

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

編譯：范狄