[01264928]混合动力汽车用发动机的优化分析与控制

本项目主要成果如下：

1.总结分析了混合动力车用高膨胀比循环发动机的优势及其存在的技术困境。根据混合动力汽车和高膨胀比循环发动机的工作特点，建立了高膨胀比循环发动机工作过程的一维数学模型。

2.建立了一套适合于高膨胀比循环发动机的凸轮型线设计方法和流程。在凸轮型线满足运动学和动力学准则的基础上，根据高膨胀比循环发动机工作特点，优化进排气凸轮的包角和升程，为高膨胀比循环发动机发挥经济性优势奠定基础。

3.理论分析高膨胀比循环与Otto工作原理的不同之处，对两者原理差别影响到的空气系统中的部分功能进行修改。P系统主要是对%SRMDSS的修改，HFM系统主要是对%SRMHFM的修改，建立了回流计算模型，计算分析了配气相位对回流的影响，开发了一套适合高膨胀比循环发动机进气量算法。

4.几何压缩比由10增加到13，采用高膨胀比循环，通过90°CA的进气迟闭角，发动机的爆震倾向可达到与原4G18发动机相当的水平，为挖掘高膨胀比循环发动机经济性优势提供了空间。

建立了一套高膨胀比循环发动机的设计方法，并对高膨胀比循环发动机工作过程进行了计算分析，其结论如下： 1) 为了将传统发动机改造成高膨胀比循环发动机，采用削缸盖的方法，减小燃烧室容积，提高发动机的几何压缩比，使发动机的几何压缩比由10提高到13;为了避免气门与活塞之间的干涉，减小了气门最大升程;采用模拟分析软件TYCON建立配气机构单阀系运动学和动力性模型，设计新的进排气凸轮型线，同时分析了其运动学和动力学性能指标，结果表明：进排气部分的最大跃度值、凸轮与挺柱油膜润滑均在理想范围内;同时其动力学性能如气门力值、凸轮力值、凸挺接触力值等均较小，整个配气机构工作平稳可靠、磨损降低。

2) 高膨胀比循环发动机可以采用工作段持续期较长的进气凸轮型线，结合进气门晚关技术，减少换气过程泵气损失，提高有效压缩比，提高发动机热效率。

3) 在中低速时，采用最大气门升程较小的进气凸轮型线，有利于提高发动机动力性，而在高速时，需采用最大气门升程较大的进气凸轮型线。

4) 可以通过调整排气提前角，实现高膨胀比循环发动机膨胀比的最优化，对于本机型，最优的排气提前角是48°CA BBDC;对于高膨胀比循环发动机，在低速时，需推迟进气迟闭角，降低发动机的有效压缩比，避免爆震现象发生，而在中高速时，需提前关闭进气门，减少新鲜混合气回流量，提高发动机充气效率。

5) 采用工作段持续期较长的进气凸轮型线，结合进气门晚关并增大几何压缩比的高膨胀比循环方案。与传统节气门发动机相比，高膨胀比循环能够在动力性无大幅降低的前提下，有效降低部分负荷时的泵气损失，比油耗在中高速时降低较多，如最大转矩油耗降低8.3%，最大功率比油耗降低13.5%。

6) 计算分析了部分负荷泵气损失特性，结果显示，在部分负荷时，相对于较大的进气门迟闭角，较小的进气门迟闭角更有利于降低部分负荷泵气损失，提高部分负荷热效率;执行高膨胀比循环后，相对于原机，高膨胀比循环发动机部分负荷泵气损失有明显降低，热效率和燃油经济性得到提高。