可变气门正时系统进气相位对发动机油耗影响的测试分析

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1、析2016-12-2209:58:50汽车工程学报2016年4期纪少令刘承科王建尚会超■600•t01)r579Oco558I16210122436进气相位提前角度0/(°)1600r/min122436进气相位提前角度0/(°)进气相位提前角度似c)(a)1600r,min-?s)jjshh'M.As.3】/u£ll.scc201600280040005200511o■A5%/<^><^Bd3WI012243648进气相位提前角度0/(°)(a)IMEP循环变动率(n«a?寨苗磁灰osvu♦—1600•—2800^-4000520072811901224364

2、8进气相位提前角度0/(°)(b)CA50对应曲轴转角24+/=+口/士77-4-JCLZz.-Rxn4土-AAi呈Znr摘耍：针对474Q汽油机连续可变进气凸轮轴配气相位系统的研制，没计5种不同的相位器提前角度，测试诊断了发动机在不同负荷工况十的燃油消耗率随进气相位变化的规律。结果表明，低负荷工况，随着进气相位提前，CA50燃烧点推迟，平均指示压力循环变动率和燃汕消耗率都增加，尤其是低转速，其燃汕消耗率增幅最高达15%;屮等负荷工况，随着进气相位提前，CA50曲轴转角都处于8°〜9°(CA)之间，且平均指示压力循环变动率低于2%，K燃油消耗率呈下降趋势，降幅约2

3、%；高负荷工况，巾低转速吋其燃汕消耗率随进气相位提前而升高，而高转速吋则降低。关键词：发动机；可变气门正时；燃油消耗率；燃烧诊断中图分类号：TK411文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2016.04.10可变气门正时技术改变了传统发动机屮配气相位同定不变的状态，在发动机运转工况范网闪提供最佳的配气正时，对于提升发动机髙速功率和低速转矩，降低部分负荷汕耗和尾气排放具有较好的效果。因此，在国内外发动机产品屮，可变气门正时技术得到广泛应用。笔者结合474Q汽油机连续可变进气凸轮轴配气相位系统的研制，研究可变气门正时进气相位策略对发动

4、机降低油耗的影响。试验测试诊断了474Q汽油机在不同进气ffl位下的缸闪燃烧特性变化及其对油耗特征的影响，并结合循环模拟数值方法，深入分析了不同负荷工况下提高燃油经济性的进气相位控制策略机理。1.试验方法测试发动机基本参数为：缸径74mm、活塞行程82mm、压缩比10.2、排量1.41L。试验采用液压驱动叶片式可变凸轮轴相位器，并搭载DelphiMT22.1发动机管理系统，可实现对进气相位从0。到50°曲轴转角范M的调节。同时，试验屮利用INCA软件实时在线调整进气相位及其它关键参数，如点火角、空燃比等。燃烧诊断采用Kistler6052B石英压力传感器采集缸内压

5、力信号，通过501旧电荷放大器将压电传感器输出的电荷信号转化为电压信号，利用Kistler2613B曲轴转角信号发生器采集转角信号，按爆篇识别耍求将采样分辨率设力0.1°(CA)，由DEWE.2010燃烧分析仪进行数据采集分析。试验屮，采用定转速、定转矩，空燃比闭环控制(入=14.6)的方式进行测试。试验转速选为1600r/min、2800r/min、4000r/min和5200r/min,同时，分别设定发动机输出转矩为10N.m、50N-m和100Ikm，对应发动机的低负荷、中等负荷和高负荷工况。其中，在转速1600r/min高负荷时，设定发动机输出转矩为80

6、N-m,为分析进气相位的影响，设计了5种不同的相位器提前角度，对不同进气相位下的燃油经济性及燃烧特性进行测试。其对应的进气相位提前角度分别为0°(CA)、12°(CA)、24°(CA)、36°(CA)和48°(CA)。此外，试验中将点火角度控制在最大转矩点火提前角，如发生爆震则调至爆震临界点火介J。2.数据分析图1〜3为发动机在不同转速和负荷工况下，测得的有效燃油消耗率(BrakeSpecificFuelConsumption，BSFC)随进气相位参数变化的结果，表1为对应的鉍佳点火提前角测试数据。2.1低负荷工况分析图1示例了低负荷工况下，474Q汽油机的BSF

7、C随进气相位参数变化的特性，对应的发动机输出转矩均为10N，m。由图可知，在低负荷工况下，随着进气相位提前，474Q汽油机的BSFC明显增大。如在转速1600r/min,进气相位提前36。吋，其BSFC从568g(kW.h)增加到61Og/(kW.h)，较初始状态增幅超7%，而在2800r/min工况，进气相位提前48°时，其巳SFC的增加幅度更是超过15%,这主要是由于缸内燃烧不稳定所致，由阁4a⑷'知，随着进气相位提前，474Q汽汕机的平均指示压力(IndicatedMeanEffectivePressure,IMEP)循环变动率显著增大，尤其是在屮低转速相位

8、提前过大时