基于米勒循环和EGR对提升增压直喷汽油机几何压缩比的研究

摘要

随着全球汽车保有量的持续增长,汽车行业面临着更加严峻的能源问题和环境问题。迫于能源和环境的双重压力,如何提高发动机的燃油经济性和减少排放成为越来越重要的议题。在此背景下,增压小型化直喷汽油机正成为新一代汽油机的发展方向。然而随着发动机的进一步小型化,增压比相应提高,发动机的爆震倾向变得更加严重。受到爆震问题的限制,发动机的设计不得不作出妥协,将几何压缩比限制在较低的水平。由于压缩比与热效率密切相关,小型化带来的燃油经济性提高受到限制。为了提高发动机的燃油经济性,需要寻找有效的爆震抑制策略,以提高几何压缩比。
　　本文在一台2.0L侧置喷射直喷增压发动机上研究比较了三种不同的米勒循环策略对爆震抑制的效果,并综合燃油经济性、排放、增压需求进行比较,发现40 CAD LIVC策略的综合性能更为优异。在此基础上,研究了40 CAD LIVC策略提高压缩比的潜力,在爆震情况几乎相同的情况下,将压缩比从9.3提高至12.0并实现了最高9％的油耗降低。但实验中发现 LIVC同时带来了高碳烟排放的问题。为了降低碳烟排放,研究分析了外部冷却EGR对碳烟排放的影响并发现EGR能够降低高达62%的碳烟排放。同时外部冷却EGR与LIVC策略的结合能够进一步提高发动机的燃油经济性,在压缩比提高至12.0后最高能实现13.5%的油耗降低。

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第一章 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第二章 相关理论及试验方法介绍

2.1点燃式汽油机爆震问题

2.2汽油机的颗粒物排放

2.3试验设备

2.4试验分析方法

2.5本章小结

第三章 米勒循环对低速大负荷发动机性能的影响

3.1米勒循环对低速大负荷发动机爆震的影响

3.2米勒循环对低速大负荷发动机燃油经济性的影响

3.3米勒循环对低速大负荷发动机排放的影响

3.4三种米勒循环的综合评估

3.5本章小结

第四章 LIVC结合EGR对提升直喷汽油机几何压缩比的研究

4.1 LIVC策略对提升直喷汽油机几何压缩比的影响

4.2 LIVC策略结合EGR对提升直喷汽油机几何压缩比的影响

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

符号与标记(附录1)

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文