发动机可变排量技术的研究进展.pdf

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1、申小艳苏铁熊郭一平赵洁：发动机可变排量技术的研究进展7发动机可变排量技术的研究进展ResearchingDevelopmentsintheVariableDisplacementTechniqueforEngine申小艳苏铁熊郭一平赵洁(中北大学)[摘要]本文从产生背景、有效性、实现方法以及国内外发展现状对发动机可变排量技术进行了详细阐述，并提出了该技术存在的一些问题，为以后的发展和改进提供一定的依据。[关键词]可变排量，发动机，停缸Keywords：VariableDisplacement，E

2、ngine，Stop—cylinderO引言当今社会汽车已成为人们一种重要的代步工具，然而大多数车主感觉他们的车辆所具有的功率在绝大多数时间内远远大于所需要的功率。车辆的常规行驶中发动机基本上处于部分负荷的工作状态，这样发动机的效率就降低了。相应地燃油经济性也变差，达不到发动机最佳的燃油消耗水平。那么是不是可以在不需要那么大功率的情况下根据需要改变发动机的排量呢?可变排量技术就是在这种思想基础上产生的。在低负荷时关闭部分气缸工作，在高负荷时全缸T作，有效降低燃油消耗。1可变排量技术的有效·性所谓

3、排量是指内燃机所有气缸工作容积之和。可变排量就是在发动机工作时改变所有气缸工作容积之和以适应不同的工况。在部分负荷时关闭部分气缸。就必须供给工作气缸更多的可燃混合气以达到停缸前发动机的功率，这样可以增加T作缸的负荷率，从而提高发动机的机械效率．降低发动机的泵气损失功和机械摩擦损失功，可明显提高发动机的燃油经济性【11。发动机在全负荷时燃料所具有的热量只有小部分得到利用，其余则损耗掉。包括排放气体与辐射损耗、冷却损耗、摩擦损失。而摩擦损失主要指泵气损失嘲。为了降低废气与辐射的热损失或冷却损耗，发动

4、机采用各种绝热措施，或采用无冷却措施，然而多数最终归于失败。所以，减少摩擦损失实际上是有效降低热量损失的重要手段。降低泵气损失的措施有：稀薄燃烧、分层燃烧、非节气门方式。稀薄燃烧或分层燃烧即在低负荷时稍微通过开启节气门以降低进气阻力；非节气门方式是指决定进气门的关闭时刻，控制进气量，消除节气门引起的泵气损失。但是采用稀薄燃烧与分层燃烧时，在低负荷使空燃比稀薄，在排放气体中残留氧气，难以进行排放气体的有效净化；采用非节气门方式时虽然空燃比保持不变，可由于进气门的驱动装置复杂，其降低泵气损失的效果差

5、【3】。针对上述情况。发动机可变排量技术则能够把稀薄燃烧、分层燃烧、非节气门方式的各个优点集中予一身。按照负荷的变化改变发动机的排量，大幅度降低泵气损失。确保空燃比一定，高精度净化排放气体。2可变排量技术的实现从应用发展状况看。实现停缸的方法有三种：1)断油(仅仅停止供油)。在特定工况下对气缸内停止喷油，进排气门正常开闭，减少发动机实际工作容积达到变排量的目的。发动机的进气正功不变．但由于气缸内没有燃烧过程，压力升高较小，作用于活塞顶部的压力降低，排气时消耗的功会变化．具体的变化需要通过仿真来研

6、究。这种方法在电控直喷发动机上最容易实现，但考虑到发动机与内燃机与配件2011年第5期三效催化转化嚣的匹配、发动机热负荷的均匀性，气流造成的热损失和节油的效果等因素．不为优先采用的方案：2)断油回流(断油的同时引入工作缸的废气到不做功的气缸内)。该方法节油效果较好．结构也不复杂．发动机的进排气系统不作改动，通过单独的管路与控制阀组成的系统把工作缸废气引人不做功的气缸．可以使停止工作的气缸保持在一定的温度．热负荷基本保持平衡．从而能实现发动机快速恢复到全缸大负荷做功的工况：3)停止气门运动和断油(

7、简称停阀机)。该方法节油效果最好．但停阀结构相对复杂。发动机停缸后可以和三效催化转化器正常匹配．可以把发动机的空燃比控制在147左右，使三效催化转化器处于高的转化效率区，因此排放容易控制，另外，关闭进排气门与打开进排气¨相比．后者节流损失大．气门密封面容易遭到污染物粘附．使密封面遭到破坏。因此，这是一个技术町行的方案。从使用情况看．目前主要采用的方案是第三种方法。一般来讲．对于4、6缸发动机．发动机部分负荷时．让发动机的一半气缸不做功．另一半气缸工作。对于V形多缸机．一般采用停止一侧气缸工作的方

8、法实现变排量．这样可以降低发动机的扭振。对于停止1二作的气缸，一方面对其实行断油控制，另一方面由于活塞式内燃机气缸与压缩机在结构和工作原理上的相似性．可将其视为压缩机而工作。3可变排量技术的研究现状3．1国外研究与发展状况国外可变排量发动机技术的原理简单地说．就是采用具有迅速反应能力的多功能微处理器快速根据发动机负荷的变化适时中断或恢复部分气缸工作能力。通用汽车公司与_三菱汽车公司是最早开发可变排量发动机的公_J。1982年13本=菱汽车公司开发的海市鹾楼(Mirage)轿1：上搭载的称为“OR