轿车用机械增压式汽油发动机性能改进-上海交通大学发动机研究所.PDF

轿车用机械增压式汽油发动机性能改进 1 1* 1 1 1 邱宇 ，许敏 ，王振侃 ，陈龙华 ，王森 1. 上海交通大学汽车工程研究院， 上海市 200240 摘 要本文通过实验和数值模拟两种方法对一款轿车用机械增压式汽油发动机的性能进行了优化工作。进气增 压度由机械增压器旁通阀控制，为了研究旁通阀开度对燃油经济性的影响，设计了旁通阀手动控制装置，将旁 通阀由原机通过真空度自动调节改为手动控制。通过实验发现同一工况下增压器旁通阀开度的变化对发动机燃 油消耗率有较大影响。通过优化旁通阀开度，使实验发动机获得了更好的燃油经济性。同时利用AVL-Boost软 件建立发动机热力学模型，通过仿真计算分析研究了进排气歧管几何尺寸、配气正时和气门升程等参数对发动 机动力性的影响，进而提出改进建议。 关键词: 汽油机, 机械增压器, 旁通阀开度, 发动机性能优化，发动机热力学模型 1 1 引言 2.1 实验装置和台架实验方法 机械增压是发动机增压方式的一种，和另一种比 实验台架中，测功机是洛阳南峰机电设备制造有 较常见的发动机增压方式——废气涡轮增压相比，其 限公司生产的CW160型电涡流测功机，测功系统为 瞬时相应特性，低速动力特性，冷却条件，润滑条件 南峰FST2C系统。其他实验设备还包括储油箱、排气 [1] 和废气排放等方面均有较大的优势。 目前国内对机 通风等发动机台架必需的设备。实验过程中，首先需 [2] 械增压发动机的研究并不是很多。 本文将对安装有 要进行原机的外特性及万有特性实验。 Eaton M62机械增压器的GM LSJ 2.0L汽油发动机进 原机旁通阀开度是由真空控制阀根据机械增压 行改进，目的是通过机械增压器与发动机最优化提高 器进气口和进气歧管之间的压力差自动控制的。为了 该发动机的燃油经济性和动力性，为其他同类型机械 在实验中实现改变旁通阀的开度以达到优化燃油经 增压汽油机的优化提供参考。 济性的目的，必须设计一种手动控制旁通阀开度的方 此款发动机的增压器带有旁通阀结构。新鲜空气 法。 通过节气门后，一部分空气经过增压器增压后进入进 控制端采用了一种油门驱动单元，其基本原理就 气歧管，另一部空气由旁通阀直接进入进气歧管。故 是根据电压值的不同，可以操控油门执行器摇臂摆动 旁通阀可以在部分负荷工况下使部分空气不经过增 不同的角度。旋动旋钮即可以实现电压值的改变，旁 压器而直接进入进气歧管，以减少增压器所造成的能 通阀开度与电压值一一对应。整个控制途径如图1所 量损失。机械增压器旁通阀在不同发动机运行工况下 示。实验过程中，通过读出驱动单元指示表中的读 存在最佳开度，因此需要研究旁通阀开度对发动机燃 数，便可以得到旁通阀的开度。 油经济性的影响。另外，进气歧管、排气歧管、配气 正时和气门升程等相关参数对发动机动力性有较大 影响，本文利用可以计算发动机热力循环和气体交换 的AVL Boost软件建立了发动机热力学模型，计算研 究了上述各个参数对发动机动力性的影响，进