ATKINSON循环汽油机热力学性能模拟分析.pdf

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1、第6期2017年12月内燃机InternalCombustionEnginesNo．6Dec．2017ATKINSON循环汽油机热力学性能模拟分析陈君，刘明亮。龚明成，刘浩，项超(重庆凯特动力科技有限公司，重庆401520)摘要：重庆凯特动力某款自然吸气发动机利用RICARDO—WAVE软件建立发动机仿真模型，用实验数据验证发动机仿真模型的合理性。根据Atkinson循环原理，以原机模型为基础对发动机的配气相位及压缩比优化计算。计算结果表明：优化后的发动机满足外特性扭矩降低不超过原机9％的要求，特征点部分负荷燃油消耗率最大下降10．5％左右。关键词：内燃机；Atkinson循环；配气相位；压缩

2、比；RICARDO—WAVE；燃油消耗率中图分类号：TK411文献标识码：B文章编号：1000—6494(2017)06—0001—04SimulationAnalysisofThermodynamicPerformanceofATKINSONCydeGasolineEngineCHENJun，LIUMingliang，GONGMingcheng，LIUHao，XIANGChao(ChongqingKaitePowerTechnologyCo．，Ltd．，Chongqing401520)Abstract：AnaturalaspiratedengineofChongqingKaiteEngine

3、wasestablishedbyusingRICARDO—WAVEsoftware，andtherationalityofthesimulationmodelwasvalidatedbyexperimentaldata．AccordingtotheprincipleofAtkinsoncycle，theoptimizationofenginephaseandcompressionratioiscarriedoutonthebasisoforiginalenginemodel．Thecalculationresultsshowthattheoptimizedenginemeetstheexter

4、nalcharacteristics，thetorquereductionisnomorethan9％oftheoriginalmachine，andthefuelconsumptionratedroppedbyaboutl0．5％．Keywords：internalcombustionengine；atkinsoncycle；valvetiming；compressionratio；RICARDO—WAVE；BSFC0前言随着世界经济的快速增长，中国经济的快速增长，中国汽车保有量越来越大，而能源与环保所面临的问题越来越严峻，为满足严格的汽车节能减排相关法律规定，国内各大主机厂大力推动节能减排

5、项目；混动汽车作为纯电动汽车技术未成熟前的较为成熟技术，受到了国内外汽车厂家的青睐。传统的发动机Otto循环负荷是用节气门控制的，进气阻力大，泵气损失大，燃油消耗率高，热效率较低。而阿特金森循环较传统Otto循环具有更大的膨胀比，更高热效率；同时阿特金森循环具作者简介：陈君(1990一)，男，重庆人，本科，主要从事汽车发动机一维热力学性能开发与优化，发动机进、排气系统噪声分析。收稿日期：2017—09—13有降低发动机的泵气损失、燃油消耗率更小的优势。混合动力系统中阿特金森发动机动力性不足可以通过电机进行有效弥补，这样发挥出其高热效率优势。所以阿特金森发动机被认为最适合做混合动力汽车。我们以某

6、汽油机改为混合动力用阿特金森循环为线索，运用里卡多WAVE软件进行原机一维热力学搭建，在原机基础上进行阿特金森循环改型，按照阿特金森循环原理进行压缩比和配气相位优化计算，实现后续混合动力汽车的需求。1Akinson循环的原理及特点介绍Atkinson循环相比传统Otto循环在工作循环上多了一个倒流的过程，将传统Otto循环分为进气、倒流、压缩、做功、排气五个循环过程。1．1Atkinson循环膨胀比及热效率分析内燃机2017年12月图1理论Otto循环与Atkinson循环工作过程对比图1中l一2—3—4为Otto循环中压缩行程与膨胀行程扫过的气缸容积相等的循环，所以Otto循环膨胀比与压缩比

7、相等。1—2—3—4—5为Atkinson循环，其中膨胀行程到达Otto循环点4后继续下行到点5，点5到点1为Atkinson循环倒流过程，该过程进气门为开启状态，Otto循环没有充分利用排气做功，而Atkinson循环膨胀行程排气做功到与大气压力相同，所以Atkinson循环的膨胀比远大于压缩比。4—1—5这部分面积就代表了Atkinson循环比Otto循环多利用的能量。1．2指示热效率的计算指