汽油发动机模型增压_汽油发动机增压器

1.本田地球梦发动机用在哪些车型上

2.车模中马达参数为3.5T，这个T是什么意思啊？

3.最高效率可达45%的新型汽油机

1、吸气冲程

进气阀(L)打开，活塞向下运动，燃油和空气的混和物进入汽缸，当活塞运动至最低时，进气阀关闭。进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进入气缸。

无能量转化

2、压缩冲程

压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二点，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。是将机械能转化为内能的冲程。

3、做功冲程

做功冲程是将内能转化为机械能。

在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体。高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。

在单缸发动机模型中吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程中，只有做功冲程不是靠惯性完成的；多缸发动机依靠曲轴传动将不同冲程的机械能进行分摊。

4、排气冲程

做功行程接近终了时，排气门开启，由于这时缸内压力高于大气压力，高温废气迅速排出气缸，这一阶段属于自由排气阶段，高温废气以当地音速通过排气门排出。

扩展资料

四冲程发动机属于往复活塞式内燃机，根据所用燃料种类的不同，分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机或柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。

汽油和柴油都是石油制品，是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料称作代用燃料。燃用代用燃料的发动机称作代用燃料发动机，如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。

四冲程汽油机经过进气、压缩、做功、排气四个行程完成一个工作循环，在这个过程中，活塞上下往复运动四个行程，相应的曲轴旋转两周。

四冲程柴油机的工作原理与四冲程汽油机相同，也是由进气、压缩、做功、排气四个形成组成。不同的是柴油机进气行程进的是纯空气，在压缩行程接近上止点时，由喷油器将柴油喷入燃烧室，由于这时汽缸内的温度已经远远超过柴油的自燃温度，喷入的柴油经过短暂的着火延迟后，自行着火燃烧，对外做功。

百度百科-吸气冲程

百度百科-压缩冲程

百度百科-做功冲程

百度百科-排气冲程

本田地球梦发动机用在哪些车型上

直列四缸汽油发动机CAD图

本曲轴设计系统的每个部分都是自上而下，从前到后一脉相承的，数据的传递是本系统的关键所在。所以设计计算模块用类似属性向导的方式，由“上一步”、“下一步”和“取消”三个按钮来将几个模块连接起来，从前到后自成一体。

曲轴设计是以内燃机设计为基础的，所以首先必须进行内燃机的整体设计。单击欢迎界面上的“开始”按钮，系统就进入内燃机整体设计界面。此界面要求用户输入一些已知参数，如缸径、额定功率和额定转速等，为后来的曲轴设计奠定良好的环境基础和设计基础。接下来依次是“热力计算”界面（如图3所示）、“热力计算结果”界面（如图4所示）、“动力计算”界面（如图5所示）和“动力计算结果”界面（如图6所示），点击“完成”，结束本模块操作。

图3 热力计算参数输入界面

图4 热力计算结果界面

2.曲轴参数化设计模块

点击菜单上的“曲轴参数化设计”，可弹出下级子菜单“圆弧形曲柄臂”和“直线形曲柄臂”供用户选择。界面默认的单位是mm。

点击“圆弧形曲柄臂”，系统进入如图7所示的平衡重配置界面。该界面分为四个组合框：“参数”、“零件类型”、“材料”和“特性”。点击最后一行设置的“显示参数”按钮，便可在各编辑框中显示CA488曲轴的对应值。“参数”组合框是用户用来进行曲柄臂部分的参数化设计的，用户可根据自己的意愿来修改编辑框中的数值，直到满意为止。当用户改变选择的材料时，下面的“特性”框中的质量值就会发生变化。曲柄臂的形状复杂多样，都是不规则的，若想人工算出它的体积、重心和主惯性矩这些参数，相当的困难，需要做大量的工作，而借助于曲柄臂的模型特性就可以十分快捷地实现了。

图5 动力计算参数输入界面

图6 动力计算结果界面

修改和选择完界面上的参数后，点击“曲轴参数化”按钮，曲轴参数化设计用无模式属性页的形式，分别完成“前端”、“曲柄臂”和“后端”三个部分。用户可根据Pro/ENGINEER界面上所显示的相应的三维模型和界面上显示的对应部分的二维图形，来设计自己的图形尺寸，修改完后点击“更新”按钮，Pro/ENGINEER便可根据新输入的数值来再生三维模型。图8所示圆弧形曲柄臂参数化设计界面。

图7平衡重配置界面

图8 曲轴曲柄臂参数化设计界面

同样的，选择直线形的曲柄臂或选择八平衡重的模型都是类似的界面，只是调用的三维样板模型不同而已。这里不再赘述。

3.圆角疲劳强度校核模块

此模块中，最重要的是各系数的确定。圆角形状系数确定界面（如图9所示）是一个无模式属性页形式的MFC对话框。它包括应力集中敏感系数、形状系数、材料敏感系数、疲劳极限系数、尺寸影响系数和强化系数等。这样就可以不必再用人工查询的方式来确定相应的系数，为用户节省了大量的人力和时间，大大提高了设计效率。

点击“确定”进入如图10所示“圆角强度校核”界面。此步计算中需要使用前面参数化设计中确定的曲轴结构参数，在这里我们可以直接调用前面用户输入的数据，而不需用户重复输入，进入界面时就可以看到结果。

图9 尺寸影响系数确定界面

图10 圆角强度校核界面

点击“确定”按钮，系统进入校核模块的最后一个界面“圆角疲劳强度校核结果”。系统可以通过界面显示的前两个安全系数，可以算出最终的校核安全系数。然后点击“完成”，如果整个设计过程满足要求，那么就会弹出一个消息框“恭喜你，设计成功！”，如果设计的结果并不合理，就会弹出“设计不合理，请重试！”的提示信息。到这一步为止，用户需要进行的设计、计算、校核工作全部结束。接下来就是后续的完善工作了。

4.工程图输出模块

点击菜单栏中的第四项“工程图输出（G）”，经过短暂的反应过程，Pro/ENGINEER会自动进入工程图模式，此时界面中会出现如图11所示的二维图形和一个无模式的“工程图尺寸调整”对话框。

Pro/ENGINEER工程图界面中所显示的正是用户前面参数化设计的三维曲轴模型的三个视图：主视图、俯视图和侧视图，也就是一般设计要求给出的工程图纸内容。通过点击对话框中的“调整”按钮，用户可以将视图放大或缩小。另外，设计人员可以通过鼠标激活后面的工程图，进行任意的视图调整，例如单个放大、缩小等等，非常方便，和在Pro/ENGINEER中的使用情况一样。

还有一个很重要的问题就是工程图中尺寸的标准。点击对话框中的“显示尺寸”按钮，用户就可以看到系统在为视图标注尺寸的快速过程。标准过后的界面如图12所示。尽管标注看上去有些零乱，但的确做到了正确的根据三维参数化设计中用户的输入进行自动标注。至于如何更好地解决清晰标注和如何正确自动生成标题栏的问题，将是日后努力研究开发的一个方面。

图11 工程图输出界面

图12 标注尺寸的工程图

5.数据库链接模块

最后，为了系统的延续性和完善性，我们设计了数据库链接模块。点击菜单栏中的最后一项“数据库（S）”，系统进入如图13所示的数据库链接界面。整个界面中的参数是由内燃机设计中需要说明的主要环境参数和曲轴的基本结构参数构成的。

当用户完成了本步操作，就结束了整个曲轴设计系统的全部过程。也就是说，用户以前需要花费大量时间和精力才能完成的工作，我们现在进行按钮的点击和输入少量的数据就可以轻松完成了。这也是此系统开发的最大意义。

图13 曲轴设计系统数据库界面

三、结论

基于Pro/ENGINEER二次开发的曲轴设计系统实现了以下三个突破：

1.图表查询数字化的实现；

2.根据已知的三维模型，直接调用其体积、重心位置和主惯性矩；

3.根据模型输出工程图及尺寸自动标注的开发手段。

本曲轴设计系统界面友好，提示充分，操作方便、快捷，显著缩短了产品的设计周期，提高了设计效率。系统为后续过程提供了完备的信息源，具备一定的产品信息数据处理功能，为曲轴设计的系列化、标准化和通用化奠

车模中马达参数为3.5T，这个T是什么意思啊？

本田地球梦引擎模型，在2019年9月12日已经发动机车型众多。大部分车型基本上都搭载了地球梦发动机，比如雅阁、XRV、思域、缤智、飞度、冠道等车型。只要2.4升、2.0升(涡轮增压)、1.5升、1.0升发动机在售，3.0升汽油车用的发动机基本都是地球梦发动机。然而，只有R系列发动机因为先天的SOHC(单顶置凸轮轴)结构而与地球梦技术脱节。比如雅阁、思铂睿的2.0L汽油车型和缤智、杰德的1.8L车型。因此，同一款车型中也有地球梦和非地球梦的动力组合，需要区分。举例来说，雅阁中的2.4排量的车型是地球梦，而2.0排量的车型则不是。本田（Honda）创始人本田纯一郎于1946年成立了本田技术研究工业有限公司。本田的商标和名字都来自于创始人的姓氏。因其发动机技术卓越，有不少车友调侃“本田是买发动机送车”。

最高效率可达45%的新型汽油机

T=turbo

首先我们来弄明白什么是涡轮增压。涡轮增压的英文名字为Turbo，一般来说，如果我们在轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该车用的发动机是涡轮增压发动机了。相信大家都在路上看过不少这样的车型，譬如奥迪A6的1.8T，帕萨特1.8T，宝来1.8T等等。

涡轮增压套件

涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩，让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说，经过增压之后，动力可以达到2.4L发动机的水平，但是耗油量却比1.8发动机并不高多少，在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。 不过在经过了增压之后，发动机在工作时候的压力和温度都大大升高，因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短，而且机械性能、润滑性能都会受到影响，这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。

涡轮增压的原理

最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到限制的赛 涡轮增压原理图

车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。 众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在排放量不变的情况下增加输出功率的机械装置。 我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，一般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。 大家可能会觉得涡轮增压装置非常复杂，其实并不复杂，涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。这样一个整体的涡轮增压装置就做好，你的发动机就好像电脑CPU一样被“超频”了。

发动机增压的种类

1、机械增压系统：这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接，从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转，从而将空气增压吹到进气岐道里。其优点是涡轮转速和发动机相同，因此没有滞后现象，动力输出非常流畅。但是由于装在发动机转动轴里面，因此还是消耗了部分动力，增压出来的效果并不高。 2、气波增压系统：利用高压废气的脉冲气波迫使空气压缩。这种系统增压性能好、加速性好但是整个装置比较笨重，不太适合安装在体积较小的轿车里面。 3、废气涡轮增压系统：这就是我们平时最常见的涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。 4、复合增压系统：即废气涡轮增压和机械增压并用，这种装置在大功率柴油机上用比较多，其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，只是结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此很难普及。

涡轮增压发动机的缺点

诚然，涡轮增压的确能够提升发动机的动力，不过它的缺点也有不少，其中最明显的就是动力输出反应滞后。我们看看前面有关涡轮增压的工作原理就知道了，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，也就是说从你大脚踩油门加大马力，到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差，而且这个时间还不短。一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。如果你要突然加速的话，瞬间会有提不上速度的感觉。 随着技术的进步，虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进，但是由于设计原理问题，因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定差异的。譬如说我们买了1.8T的涡轮增压汽车，在实际的行驶之中，加速肯定不如2.4L的，但是只要度过了那段等待期，1.8T的动力同样会窜上来，因此如果你追求驾驶的感觉的话，涡轮增压引擎并不适合你，如果你是跑高速之类的，涡轮增压才显得特别有用。 如果你的爱车经常在城市内行驶，那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了，因为涡轮并不是随时都在启动的，事实上在日常行车中，涡轮增压的启动机会很少，甚至不使用，这就给涡轮增压发动机的日常表现带来影响。就拿斯巴鲁（富士）翼豹的涡轮增压来说，它的启动是在3500转左右，最明显的动力输出点则是在4000转左右，这时候会有二次加速的感觉，并一直持续到6000转甚至更高。一般市内驾驶我们的换档实际都只是在2000－3000之间，5挡能够上到3500转估计速度都破120了，也就是说除非你故意停留在低档位，否则不超过120公里的时速涡轮增压根本无法启动。没有涡轮增压的启动，你的1.8T其实也就只不过是一部1.8动力的车而已，2.4的动力只能是你的心理作用了。 此外涡轮增压还有维护保养方面的问题，就拿宝来的1.8T来说，6万公里左右就要更换涡轮了，虽然次数不算多，毕竟给自己的车无形之中又增加了一笔维护保养费，这个对经济环境还不是特别好的车主来说特别值得注意。

涡轮增压发动机的使用

涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动涡轮，它再怎么先进还是一套机械装置，由于它工作的环境经常处于高速、高温下工作，增压器废气涡轮端的温度在600度以上，增压器的转速也非常高，因此为了保证增压器的正常工作，对它的正确使用和维护十分重要。主要我们要遵循以下的方法： 1、汽车发动机启动之后，不能急踩加速踏板，应先怠速运转三分钟，这是为了使机油温度升高，流动性能变好，从而使涡轮增压器得到充分润滑，然后才能提高发动机转速，起步行驶，这点在冬天显得尤为重要，至少需要热车5分钟以上。就如Saab汽车公司拥有多项锐意创新的技术，已成为全球业界标准。在如今的许多汽车发动机上，都用了涡轮增压技术，而发动机涡轮增压技术正是Saab首创的。Saab是第一个把来源于航空技术的涡轮增压器应用到汽车上的厂家。Saab系列发动机所配备的涡轮增压器在汽车的动力发挥上起到了重要的作用，大大提升了汽车发动机的动力和性能，使驾驶者充分体验驾驶乐趣，以及安全而快速超车的畅快享受。它使汽车的动力、操纵性和精确度随时处于最佳状态。 2、发动机长时间高速运转后，不能立即熄火。原因是发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的，正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，机油润滑会中断，涡轮增压器内部的热量也无法被机油带走，这时增压器涡轮部分的高温会传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转。这样就会造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外发动机突然熄火后，此时排气歧管的温度很高，其热量就会被吸收到涡轮增压器壳体上，将停留在增压器内部的机油熬成积炭。当这种积炭越积越多时就会阻塞进油口，导致轴套缺油，加速涡轮转轴与轴套之间的磨损。因此发动机熄火前应怠速运转三分钟作用，使涡轮增压器转子转速下降。此外值得注意的就是涡轮增压发动机同样不适宜长时间怠速运转，一般应该保持在10分钟之内。 3、选择机油的时候一定要注意。由于涡轮增压器的作用，使进入燃烧室的空气质量与体积有大幅度的提高，发动机结构更紧凑、更合理，较高的压缩比，使发动机的工作强度更高。机械加工精度也更高，装配技术要求更严格。所有这些都决定了涡轮增压发动机的高温、高转速、大功率、大扭矩、低排放的工作特点。同时也就决定了发动机的内部零部件要承受较高的温度及更大的撞击、挤压和剪切力的工作条件。所以在选用涡轮增压轿车车用机油时，就要考虑到它的特殊性，所使用的机油必须抗磨性好，耐高温，建立润滑油膜块，油膜强度高和稳定性好。而合成机油或半合成机油恰好可以满足这一要求，所以机油除了最好使用原厂规定机油外还可以选用合成机油、半合成机油等高品质润滑油。 4、发动机机油和滤清器必须保持清洁，防止杂质进入，因为涡轮增压器的转轴与轴套之间配合间隙很小，如果机油润滑能力下降，就会造成涡轮增压器的过早报废。 5、需要按时清洁空气滤清器，防止灰尘等杂质进入高速旋转的压气叶轮，造成转速不稳或轴套和密封件加剧磨损。 6、需要经常检查涡轮增压器的密封环是否密封。因为如果密封环没有密封住，那么废气会通过密封环进入发动机润滑系统，将机油变脏，并使曲轴箱压力迅速升高，此外发动机低速运转时机油也会通过密封环从排气管排出或进入燃烧室燃烧，从而造成机油的过度消耗产生“烧机油”的情况。 7、涡轮增压器要经常检查有没有异响或者不寻常的震动，润滑油管和接头有没有渗漏。 8、涡轮增压器转子轴承精密度很高，维修及安装时的工作环境要求很严格，因此当增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修，而不是到普通的修理店。

涡轮增压冷却系统

中冷器是增压系统的一部分。当空气被高比例压缩后会产很高的生热量，从而使空气膨胀密度降低，而同时也会使发动机温度过高造成损坏。为了得到更高的容积效率，需要在注入汽缸之前对高温空气进行冷却。这就需要加装一个散热器，原理类似于水箱散热器，将高温高压空气分散到许多细小的管道里，而管道外有常温空气高速流过，从而达到降温目的（可以将气体温度从150摄氏度降到50摄氏度左右）。由于这个散热器位于发动机和涡轮增压器之间，所以又称作中央冷却器，简称中冷器。

VTG几何可变正涡轮增压技术

这是一种最早应用在柴油引擎上的技术，它靠改变涡轮叶片的角度来模拟大涡轮（高转速表现较好）和小涡轮（低转速表现较好）的特性。 目前把这种技术应用到汽油机的厂家只有保时捷一家，在911 Turbo , 911 TurboS GT2这3款车型中均运用这种技术，使这些发动机可以在大约1500-4570 Rpm转速下输出大约700 Nm的扭矩，有效的改善了“涡轮迟滞”的感觉。

作为混合动力汽车动力总成的重要组成部分，内燃机长期在其特性曲线场范围内运行。为此，研究人员对内燃机进行了优化设计，以大幅提高其工作效率。由德国IAV公司开发的1款新款汽油机，具有较高的压缩比。通过充量稀释技术与活性预燃室点火系统实现良好匹配，从而使该机型的最高效率达到了45%。

1 动机

根据欧盟委员会的要求，降低CO2排放势在必行，从而显著提高了对车辆动力系统的要求。从2021年起，CO2排放指标将在原有的95 g/km排放限值基础上再降低37.5%。不仅如此，研究人员会取一定技术措施以降低汽油机的燃油耗，同时须使车辆动力系统在所有行驶条件下均能有效降低CO2排放。因此，该技术要求对汽油机与电驱动部件的组合提出了更高挑战。为此，研究人员可在特性曲线场中对汽油机进行更有针对性的设计，从而大幅提高整机效率。

2 混合动力总成系统的架构

混合动力总成系统可按照所用的混合动力形式（微混合动力、轻度混合动力和全混合动力）或者按照电机的布置方式（串联、并联和功率分支）进行分类。在对技术复杂性、节能潜力、工作能力和成本进行权衡的情况下，并联混合动力被视作是1类具有较好应用前景的布置方式。全混合动力型式由于可有效降低CO2排放，并能实现能量回收和动力输出，从而也具有较高的技术竞争力。如果研究人员对插电技术和再生能量回收技术进行进一步优化，以此可持续提高整车节能潜力。图1示出了在混合动力总成系统中内燃机的工作范围，此时需协调并优化低端扭矩（LET）、额定功率和部分负荷等因素之间的矛盾。在低部分负荷工况范围内，车辆以纯电动状态行驶，同时在蓄电池尚未完全充满电的情况下应通过调整运行工况点以避开该工况范围。

3 热力学方案

该方案的技术核心是通过显著增大压缩比来提高整机热效率，并限制低端扭矩范围来实现上述目标。除此之外，研究人员通过应用冷却废气再循环（EGR）与米勒配气定时以及较短的燃烧持续期以降低整机爆燃倾向。充量稀释带来的附加效果是热损失逐步降低。除了用充量稀释等策略之外，由于较大的行程缸径比和较高的压缩比会导致较高的壁面热损失，而能否将换气损失降到最低程度则取决于废气涡轮增压器的设计方案。此外，经充分优化的进气通道和按最佳工况点而设计的压气机转子可使该方案得到进一步完善。

4?使汽油机效率达到45%的设计方案

在对新型汽油机进行设计的过程中，研究人员须对众多机型参数进行优化。由于某些机械损失的状况各有不同，从而产生了多标准优化的问题。在该方面，一维（1D）换气模拟与IAV公司独创的数学优化程序实现关联，基于爆燃、增压、壁面热量和燃烧过程而设立的基础模型被运用至相应的发动机模型中，研究人员通过优化过程对转速、负荷、压缩比和汽油机效率等参数进行了设置（图2）。最佳配置使汽油机在转速为4 400 r/min时的有效热效率可达到45.4%。同时，在研究人员针对汽油机运行范围进行优化的前提下，汽油机在转速为3 000 r/min时的有效热效率能达到45%，此时压缩比为17.4，EGR率为42%，行程缸径比为1.25。

图3示出了汽油机有效热效率为45% 时的热力学效应。在该图中，将压缩比为9.6的基础机型（1.4 L涡轮增压直喷式汽油机）在转速为3 000 r/min和平均有效压力为1.26 MPa时的运行工况点作为基准。单纯提高压缩比时，汽油机的有效热效率改善效果并不明显。即使在无爆燃现象的前提下，由于壁面热损失增加，整机热效率仅提高了2.4%。同时，由于实际的爆燃倾向增大导致燃烧重心位置出现得较晚，从而使得壁面热损失和燃烧损失之和有所增加。研究人员通过优化所有的硬件组件，从提高压缩比入手，以此能使热效率提高8.5%。由于该过程中所用的EGR率高达42%，通过EGR增加气缸中气体质量的同时，也相应增大了整机热容量，从而降低了峰值温度，并可显著改善壁面热损失。除此之外，研究人员通过用1.25的行程缸径比可使壁面热损失进一步降低。为了将燃烧损失降至最低程度，研究人员即使对充量进行高度稀释仍需要维持较短的燃烧持续期（10%～90%的燃油实现燃烧转化）。为了点燃经高度稀释的混合气，并迅速地实现燃烧转化，从而应配备有1个合适的点火及喷油系统。同时，借助于加大废气涡轮和按最佳工况点进行优化的压气机来实现换气优化过程，即便用更大的进气量和更高的增压压力，仍能确保换气损失不会增加。

5 用于稀释混合气的预燃室点火方案

除了稀薄燃烧过程之外，研究人员也可通过稀释废气来提升发动机效率，以实现化学计量空燃比。虽然借助于三元催化转化器进行废气后处理具有显著优势，但是EGR率受到点火系统潜力的限制。为了解决EGR率与汽油机点火能力之间的矛盾，IAV公司已开发出了1种活性预燃室点火系统，通过将少量的气体封装在预燃室中即可使部分混合气的过量空气系数达到能着火的范围。同时，该预燃室可用于产生高能量的火焰锋面，以此能迅速点燃高度稀释的混合气。为了在高EGR率情况下形成易于着火的混合气，需要用1种特殊的喷油器，其能通过空燃混合气对预燃室进行扫气，因此预燃室中在点火瞬间时的EGR率比主燃烧室更低。图4中示出的试验结果表明，该类燃烧过程的残余废气兼容性得以显著提高，在爆燃极限范围内更合适的燃烧重心位置和较短的燃烧持续期提升了整机效率，但是由于并未配备扫气泵，在试验台上缺乏足够的扫气压差，为了不影响燃烧稳定性，EGR率被设定为32%。

6 系统结构和潜力

图5示出了包括活性预燃室在内的汽油机总体布置方案。该方案中所用的单级废气涡轮增压中冷直喷式汽油机利用了1种基于化学计量比混合气运行过程而设计的废气后处理系统。该系统中较为重要的组成部分是预燃室点火系统，并在该图中示出了预燃室中的常规火花塞和所需的燃油-空气喷射器。其中，燃油-空气喷射器需要附加低压燃油系统，并需要借助于由电动泵与储气罐组成的空气供应装置。为了使EGR率达到40%以上，废气管路与进气管路之间应保持一定的扫气压差，为此应配备低压EGR循环管路。此外，废气热焓完全可用于增压过程，在通过EGR引出部分废气且温度较低的情况下，EGR冷却器的冷却能力相对较低，而EGR从三元催化转化器和颗粒捕集器后引出废气可减少对进气管路的污染，并进一步降低了爆燃倾向。

虽然目前用的可变气门机构并非不可或缺，但以此能扩大汽油机高效率工作范围。图6示出了汽油机的效率特性曲线场，除了45%的最高效率工况点之外，效率为40%以上的工作范围得以有效扩展。在车辆以内燃机状态行驶时，全球轻型汽车测试循环（WLTC）条件下的节油潜力为每百公里0.6 L，而C级混合动力车带来的节油效果为每百公里1.0 L，从而具有较好的应用前景。

7 结论

本文介绍了基于活性预燃室的燃烧过程而开发，并在整个特性曲线场内能以化学计量比状态而运行的新型汽油机设计方案。要达到此类改善效果的前提条件是在混合动力系统运行条件下逐步扩大受限的汽油机特性曲线场。研究人员将较高的EGR率与较长的行程结构相组合，在显著提高压缩比的情况下降低了壁面热损失。同时，大幅降低的低端扭矩和冷却EGR使汽油机在全负荷工况范围内依然有着较高的缸内压力参数。研究人员针对废气涡轮增压器进行了优化设计，从而避免增加换气损失。因此，在特性曲线场的最佳工况点上，汽油机的有效热效率达到了45%。同时，由于汽油机的最高效率工况点与长途行驶时的运行工况点位置接近，因此该方案可确保用户驾车在市郊或高速公路行驶时的有效燃油耗与CO2排放得以显著降低。

作者：[德]M.SENS等

整理：范明强

编辑：伍赛特

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。