1、文獻來源：文獻來源：energy conversion and management Volume 46,Issue 20,December 2005作者：作者：Osman Akin Kutlar 等等(伊斯坦布爾技術大學伊斯坦布爾技術大學) 文獻報告文獻報告報告人報告人 胡順堂胡順堂 報告內容報告內容1、文獻摘要及介紹、文獻摘要及介紹2、提高部分負荷效率的方法、提高部分負荷效率的方法 2.1 可變氣門定時和可變氣門升程可變氣門定時和可變氣門升程 2.2 可變壓縮比可變壓縮比 2.3 增壓增壓 2.4 分層稀薄燃燒分層稀薄燃燒 2.5 可變發動機排量（氣缸休眠）可變發動機排量（氣缸休眠） 2.

2、6 不同系統的組合不同系統的組合3、結論、結論1、文獻摘要及介紹、文獻摘要及介紹論文從節能降耗即降低論文從節能降耗即降低COCO2 2排放要求入手，簡要介紹排放要求入手，簡要介紹了各國燃油經濟性法規的發展歷程；并對理想氣體奧了各國燃油經濟性法規的發展歷程；并對理想氣體奧托循環、理想燃料奧托循環以及發動機實際循環的熱托循環、理想燃料奧托循環以及發動機實際循環的熱效率和損失進行了比較。效率和損失進行了比較。論文著重分析了傳統節氣門控制負荷汽油機部分負論文著重分析了傳統節氣門控制負荷汽油機部分負荷泵氣損失增加對熱效率的影響。荷泵氣損失增加對熱效率的影響。對提高汽油機部分負荷效率的幾種方法做了綜述。對

3、提高汽油機部分負荷效率的幾種方法做了綜述。 可變氣門定時和可變氣門升程可變氣門定時和可變氣門升程 可變壓縮比可變壓縮比增壓增壓分層稀薄燃燒分層稀薄燃燒可變發動機排量（氣缸休眠）可變發動機排量（氣缸休眠）不同系統的組合不同系統的組合1、文獻摘要及介紹、文獻摘要及介紹汽油機部分負荷效率降低的主要原因汽油機部分負荷效率降低的主要原因換氣過程中由于節氣門部分開啟，節流損失增加，引換氣過程中由于節氣門部分開啟，節流損失增加，引起泵氣損失增加，（即起泵氣損失增加，（即P-VP-V圖上低壓環面積增加）。圖上低壓環面積增加）。同時燃燒狀況的惡化如燃燒速度降低同時燃燒狀況的惡化如燃燒速度降低，循環波動增加，循環

4、波動增加等也會導致損失的增加，熱效率降低等也會導致損失的增加，熱效率降低。 節氣門控制，不同負荷泵氣損失變化和熱效率變化。節氣門控制，不同負荷泵氣損失變化和熱效率變化。單缸機試驗結果單缸機試驗結果：2000r/min2000r/min，IMEPnetIMEPnet從從6bar6bar降到降到1.5bar, 1.5bar, PMEPPMEP從從0.30.3增加到增加到0.7bar0.7bar，在，在IMEPnetIMEPnet中比例由中比例由5 5增加到增加到4646，凈指示熱效率從，凈指示熱效率從3535降到降到2727，總熱效率在，總熱效率在36363838之間，變化不大。之間，變化不大。1

5、、文獻摘要及介紹、文獻摘要及介紹許多汽車生產和研究機構開展了這方面的研究，主要目的許多汽車生產和研究機構開展了這方面的研究，主要目的是希望取消節氣門或不論什么負荷，盡量有可能最大的開是希望取消節氣門或不論什么負荷，盡量有可能最大的開度，以減少泵氣損失。度，以減少泵氣損失。提高汽油機部分負荷效率的主要方法有：提高汽油機部分負荷效率的主要方法有：1、文獻摘要及介紹、文獻摘要及介紹2、提高部分負荷效率的方法、提高部分負荷效率的方法2.1 2.1 可變氣門定時和可變氣門升程（可變氣門定時和可變氣門升程（VVTVVT和和VVL)VVL)通過進氣門升程以及開閉時刻調整，使進氣門早關或晚關通過進氣門升程以及

6、開閉時刻調整，使進氣門早關或晚關來控制負荷。（節氣門全開，負荷不靠節氣門控制）來控制負荷。（節氣門全開，負荷不靠節氣門控制）晚關策略晚關策略是通過進是通過進氣門晚關，氣門晚關，缸內氣體缸內氣體被回進氣被回進氣道，來調道，來調整負荷。整負荷。早關策略就早關策略就是采用小升是采用小升程，短持續程，短持續期型線，用期型線，用升程和關閉升程和關閉時刻限制進時刻限制進氣量，從而氣量，從而調整負荷。調整負荷。明顯減少泵明顯減少泵氣損失，熱氣損失，熱效率提高。效率提高。2.1 可變氣門定時和可變氣門升程（可變氣門定時和可變氣門升程（VVT和和VVL)其他負荷控制方法（其他負荷控制方法（SAE2000-01-

7、1227，R.Flierl,BMW)廢氣廢氣重吸重吸EGR進氣進氣早關早關廢氣廢氣重壓重壓EGR進氣進氣晚關晚關進氣進氣晚開晚開早關早關節氣節氣門控門控制制2.1 可變氣門定時和可變氣門升程（可變氣門定時和可變氣門升程（VVT和和VVL)采用上述進氣門早關或晚關都能明顯減少泵氣損失，同采用上述進氣門早關或晚關都能明顯減少泵氣損失，同時時PMEP/IMEPgross減小，提高了熱效率，油耗降低。減小，提高了熱效率，油耗降低。另一方面，排氣門開啟時刻也可以影響和提高熱效率，另一方面，排氣門開啟時刻也可以影響和提高熱效率，它主要通過影響膨脹功來實現。它主要通過影響膨脹功來實現。但是，采用但是，采用V

8、VT和和VVL來提高熱效率降低油耗的潛力受來提高熱效率降低油耗的潛力受有效壓縮比減小有效壓縮比減小的限制。的限制。另外，由于取消了節氣門，進氣道內氣體壓力較高，另外，由于取消了節氣門，進氣道內氣體壓力較高，燃燃油蒸發和混合變差油蒸發和混合變差。由于上述原因，在非常小的負荷情況下，由于有效壓縮由于上述原因，在非常小的負荷情況下，由于有效壓縮比減小，同時燃燒惡化（燃燒持續期長，循環波動大），比減小，同時燃燒惡化（燃燒持續期長，循環波動大），雖然泵氣損失也降低，但限制了熱效率的提高。雖然泵氣損失也降低，但限制了熱效率的提高。 VVT和和VVL在部分負荷在部分負荷節油一般節油一般5-15%。此數值與發

9、動。此數值與發動機本身以及所采用的測試循環有關。機本身以及所采用的測試循環有關。 BMW Valvetronic 節油效果：節油效果： n=4000r/min，BMEP=4bar，節油，節油6-10% n=3000r/min，BMEP=4bar，節油，節油8-10% n=2000r/min，BMEP=2bar，節油，節油12% 怠速，怠速， 節油節油20-25% 采用歐洲測試循環，采用歐洲測試循環， 節油節油11-14%2.1 可變氣門定時和可變氣門升程（可變氣門定時和可變氣門升程（VVT和和VVL) 汽油機的壓縮比受到滿負荷時最大允許機械負荷以及汽油機的壓縮比受到滿負荷時最大允許機械負荷以及

10、汽油機爆震的限制不能太高，這限制了汽油機熱效率。汽油機爆震的限制不能太高，這限制了汽油機熱效率。 在發動機低負荷時，機械負荷離最大允許負荷相差很在發動機低負荷時，機械負荷離最大允許負荷相差很遠，提高熱效率還有很大的潛力。遠，提高熱效率還有很大的潛力。 因此在部分負荷可以通過增加壓縮比，可以因此在部分負荷可以通過增加壓縮比，可以改善燃燒改善燃燒質量，提高熱效率質量，提高熱效率，同時也不易爆燃。，同時也不易爆燃。2.2 可變壓縮比可變壓縮比根據轉速負根據轉速負荷變化來調荷變化來調整壓縮比，整壓縮比，實現最小的實現最小的油耗。高速油耗。高速小負荷，可小負荷，可以選擇較高以選擇較高的壓縮比。的壓縮比。

11、但是，可變壓縮比不能直接用來控制負荷，也就是不能象但是，可變壓縮比不能直接用來控制負荷，也就是不能象VVT/VVL一樣來減少泵氣損失，在相同凈一樣來減少泵氣損失，在相同凈IMEP條件下，條件下，與固定壓縮比相比，必然要關小節氣門少進氣，因此泵氣與固定壓縮比相比，必然要關小節氣門少進氣，因此泵氣損失會增加。限制了熱效率的進一步提高。損失會增加。限制了熱效率的進一步提高。 為進一步提高熱效率，可以為進一步提高熱效率，可以結合結合VVT/VVL以及稀薄燃燒以及稀薄燃燒等方法來降低泵氣損失。等方法來降低泵氣損失。采用可變壓縮比可以實現采用可變壓縮比可以實現節油節油3-10%。應用中壓縮比限制。應用中壓

12、縮比限制在在=15以下（受熱損失和摩擦損失增加限制）以下（受熱損失和摩擦損失增加限制）2.2 可變壓縮比可變壓縮比 采用廢氣渦輪增壓，能利用廢氣能量增加進氣壓力，可以采用廢氣渦輪增壓，能利用廢氣能量增加進氣壓力，可以補償泵氣損失。補償泵氣損失。 但在大負荷會面臨爆燃的問題，因此一般增壓汽油機機壓但在大負荷會面臨爆燃的問題，因此一般增壓汽油機機壓縮比較自然吸氣汽油機要低一些。縮比較自然吸氣汽油機要低一些。 增壓的好處在于用小的排量和質量就可以輸出大的功率，增壓的好處在于用小的排量和質量就可以輸出大的功率，有利于發動機輕量化，便于車輛總布置。在部分負荷可以有利于發動機輕量化，便于車輛總布置。在部分

13、負荷可以提高燃油經濟性。提高燃油經濟性。 在相同負荷點，小型增壓汽油機輕量化后機械效率高，在相同負荷點，小型增壓汽油機輕量化后機械效率高，PMEP/IMEP(總）降低，熱效率高。可以節油總）降低，熱效率高。可以節油310。2.3 汽油機增壓汽油機增壓 分層充氣稀薄燃燒的主要思想分層充氣稀薄燃燒的主要思想是在火花塞附近提供濃的混合是在火花塞附近提供濃的混合氣（氣（12：1），以穩定可靠著火，），以穩定可靠著火，而在大部分燃燒室空間分布的而在大部分燃燒室空間分布的是非常稀的混合氣（是非常稀的混合氣（25：1）。）。這就意味著在部分負荷就可以這就意味著在部分負荷就可以用較大的節氣門開度，能明顯用較大

14、的節氣門開度，能明顯減少泵氣損失，而且膨脹過程減少泵氣損失，而且膨脹過程平均多邊指數較高，熱效率提平均多邊指數較高，熱效率提高，油耗改善。高，油耗改善。節油節油1728。2.4 分層稀燃汽油機分層稀燃汽油機由于稀燃抑制了爆燃的產生，可以采用較高的壓縮比。由于稀燃抑制了爆燃的產生，可以采用較高的壓縮比。大眾大眾FSI（燃油分層噴射）技術（燃油分層噴射）技術FSI特點是：能夠降低泵吸損失，在低負荷時確保低油耗，但特點是：能夠降低泵吸損失，在低負荷時確保低油耗，但需要需要增加特殊催化轉換器增加特殊催化轉換器以有效凈化處理排放氣體。以有效凈化處理排放氣體。 2.4 分層稀燃汽油機分層稀燃汽油機2.4

15、分層稀燃汽油機分層稀燃汽油機三菱三菱GDI可令混合比達到可令混合比達到40:1。它采用立式。它采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣上方吸氣的獨特方式產生強大的的獨特方式產生強大的下沉氣流下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強并在氣缸內形成得到加強并在氣缸內形成縱向渦旋縱向渦旋轉流轉流。在。在高壓旋轉噴注器高壓旋轉噴注器的作用下，的作用下，壓縮過程后期被直接噴注進氣缸內壓縮過程后期被直接噴注進氣缸內的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴散曲頂面活塞的頂面空間中不是擴散而是氣化。而是氣

16、化。這種混和氣被縱向渦旋轉流帶到火花塞附近，在這種混和氣被縱向渦旋轉流帶到火花塞附近，在火花塞四周形火花塞四周形成較濃的層狀混和狀態成較濃的層狀混和狀態。雖然從燃燒室整體來看十分稀薄，但。雖然從燃燒室整體來看十分稀薄，但由于呈現從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點火并實現穩由于呈現從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點火并實現穩定燃燒。定燃燒。 基本思想：在部分負荷，有選擇的停止某些氣缸的工作，來減基本思想：在部分負荷，有選擇的停止某些氣缸的工作，來減少發動機工作容積，來控制進氣量。（不是靠節氣門控制）少發動機工作容積，來控制進氣量。（不是靠節氣門控制）與節氣門控制相比，在各缸總與節氣門控制相比

17、，在各缸總IMEPnet相同情況下，單個工作相同情況下，單個工作氣缸的氣缸的IMEPnet增加，泵氣損失減少，熱效率改善，油耗降低。增加，泵氣損失減少，熱效率改善，油耗降低。 2.5 可變排量（氣缸休眠）可變排量（氣缸休眠）實現手段：實現手段：一是切斷某缸供油，使它休眠。一是切斷某缸供油，使它休眠。二是關閉某缸的氣門，使它停止工作。一般通過可變氣二是關閉某缸的氣門，使它停止工作。一般通過可變氣門執行機構實現。門執行機構實現。后者對減少泵氣損失更有利。后者對減少泵氣損失更有利。報告的節油效果報告的節油效果726。實際使用受工作粗暴、振動和噪音限制。實際使用受工作粗暴、振動和噪音限制。2.5 可變

18、排量可變排量2.6可控自燃（可控自燃（CAI）低溫燃燒技術）低溫燃燒技術CAI燃燒可以被描述為燃料、空氣及缸內再循燃燒可以被描述為燃料、空氣及缸內再循環燃燒產物所形成的均質混合氣在壓縮上止點環燃燒產物所形成的均質混合氣在壓縮上止點附近達到著火條件而多點自燃著火、低溫燃燒附近達到著火條件而多點自燃著火、低溫燃燒放熱做功的過程。如圖放熱做功的過程。如圖1-1所示。所示。圖1-1 HCCI燃燒過程（美國西南研究院）其基本特征是均質、壓燃和低溫火焰燃燒，因此，其基本特征是均質、壓燃和低溫火焰燃燒，因此，HCCI也可以被認為火花點燃（也可以被認為火花點燃（SI）和壓縮著火（）和壓縮著火（CI）的混合燃燒

19、模式。在發動機汽缸內，均質混合氣同時的混合燃燒模式。在發動機汽缸內，均質混合氣同時自燃著火，沒有像自燃著火，沒有像SI燃燒時火焰傳播的過程，燃燒持燃燒時火焰傳播的過程，燃燒持續期短，放熱集中。由于發動機汽缸中的可燃混合氣續期短，放熱集中。由于發動機汽缸中的可燃混合氣是同時燃燒，為了使燃燒速率和壓升率不至于過高，是同時燃燒，為了使燃燒速率和壓升率不至于過高，可燃混合氣需要大量稀釋。目前主要使用過量空氣和可燃混合氣需要大量稀釋。目前主要使用過量空氣和廢氣再循環（廢氣再循環（EGR）實現對可燃混合氣的稀釋，但即）實現對可燃混合氣的稀釋，但即使這樣，使這樣，HCCI的燃燒持續期比的燃燒持續期比SI和和CI燃燒的持續期也燃燒的持續期也要短。更接近于定容燃燒，因而其經濟性較好圖要短。更接近于定容燃燒，因而其經濟性較好