高效汽油发动机开发

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1、高效汽油发动机开发(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：动力工程申请人：王孟轲指导教师：王志副教授联合指导教师：张志福高级工程师二○一七年五月TheHighEfficiencyGasolineEngineResearchandDevelopmentThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyWangMengke(PowerEngineering)ThesisSupe

2、rvisor:AssociateProfessorWangZhiAssociateSupervisor:SeniorEngineerZhangZhifuJune,2017摘要摘要当前普遍使用的普通内燃机汽车主要面临的问题之一是发动机热效率较低，而且随着国内城市汽车保有量的增加，道路拥堵日益严重，在市区道路环境下，传统内燃汽车常用工况都在发动机低效率区。因此，研发高效率汽油发动机对企业发展具有重要的意义。本课题基于奇瑞某款1.6L气道喷射自然吸气发动机，通过提高压缩比、使用阿特金森循环、外部中冷EGR和降摩擦损失等技术开展提高热效率的研究。总体技术方案的制定参考了大量的竞品高效率汽油

3、发动机技术和奇瑞前期所做的发动机降油耗技术开发经验。首先搭建了发动机的一维仿真模型，根据设定压缩比等参数条件，对阿特金森循环下的进排气门包角进行优化，预测部分负荷工况点降油耗效果，并根据计算结果对设定参数进行修正。通过一维仿真，完成了关键系统参数的定义和指标分解，同时对降摩擦损失提出了明确的指标要求。阿特金森循环和外部中冷EGR与高压缩比的结合有利于提高发动机部分负荷工况的有效热效率。但是高膨胀比循环和EGR的引入会导致燃烧放热速率变缓或者燃烧不稳定等问题。所以在一维计算的基础上，开展了快速燃烧系统的设计开发。燃烧系统开发主要内容是优化进气道以提高滚流和优化燃烧室形状以维持较强的湍

4、流强度。为了更好地改善燃烧状况，本课题同时实施了高能点火方案。基于以上研究，完成了样机开发并进行了热力学开发试验。首先试验测试了降摩擦方案的目标达成情况；之后对高压缩比阿特金森循环模式下的降油耗效果进行了验证；最后重点对加入外部EGR之后稀释燃烧模式进行了研究。最终试验验证达到了38%以上的高热效率，同时对各个关键技术之间的协同参数控制和影响规律进行研究。针对高EGR率稀释燃烧模式，从EGR温度、EGR率以及EGR均匀性等多个方面进行研究，观察其对燃烧、对发动机油耗以及对其他控制参数的影响规律。本课题所研究的部分技术方案已经在奇瑞多款机型上开展应用，对公司后续产品竞争力的提升打下了

5、一定基础。关键词：汽油机；阿特金森循环；EGR；燃烧系统。IAbstractAbstractThemainproblemoftheinternalcombustionenginecarislowthermalefficiency,andwiththeincreaseofthedomesticcarownership,roadcongestionisincreasinglyserious,sointheurbanroad,thetraditionalinternalengineiscommonlyworkinlowefficiencyarea.Therefore,theresearc

6、handdevelopmentthehighefficiencygasolineengineisveryimportantforenterprisedevelopment.ThistopicisbasedononeofChery1.6Lnaturallyaspiratedgasolineengineintegratedwithhighcompressionratio,Atkinsoncycle,externalcoolingEGR,andlowfrictiontechnologytodotheresearchofhighefficiency.TheGeneraltechnicals

7、chemeisreferencedalargenumberofefficientpetrolenginetechnologyofbenchmarkengines,andtheexperienceofCheryhavedoneforfuelconsumption.First,setupaone-dimensionalsimulationmodelfortheengine,accordingtotheparametersascompressionratioetc,opti