先進發動機設計和燃料辛烷值對降低CO2排放的研究

先進發動機設計和燃料辛烷值對降低CO2排放的研究

發動機小型化是滿足平均CO2排放需求的重要方式。減小壓縮比同時采用渦輪增壓、缸內直噴等技術可有效降低摩擦損失和泵氣損失，但這會增加非正常燃燒的可能性，并且影響燃油經濟性。

優化發動機設計，使其可采用較高辛烷值（RON）燃料以實現高壓縮比，這樣可在較低負荷工況下有較高的熱力效率，同時能夠緩和高負荷燃燒過程和降低過量供油需求。這種高辛烷值高壓縮比的協同作用，在法定循環工況和實際道路運行下，發動機可實現較低的CO2排放和較高的燃油利用率。

試驗采用一臺裝有渦輪增壓器的1.2L 3缸汽油機原型，最大平均有效壓力為3MPa。通過改變壓縮比和燃料辛烷值優化發動機運行工況，研究分析發動機燃燒參數和排放參數，量化此協同方法的優勢。

在空燃比10.2∶1下，燃料辛烷值95～102，能夠增大發動機最優運行范圍且不受爆震燃燒限制。在燃料辛烷值為95的情況下，增加空燃比10.2∶1～12.2∶1，在發動機平均有效壓力為1MPa下，可降低燃油消耗率4%。在全負荷狀態下，燃油消耗率可高達30%。同時改變壓縮比10.2∶1～12.2∶1，燃料辛烷值95～102，則研究發現不同運行工況下發動機燃油消耗率提高4%～5%左右。在空燃比12.2∶1、燃料辛烷值95下，要求發動機負荷降低10%，轉速高于4000r/min，避免超過渦輪增壓器的最大轉速。

在爆震受限區域，發動機的熱效率依賴于燃料辛烷值；在其它區域，發動機熱效率與壓縮比直接有關。通過增加燃料辛烷值可降低發動機過量供油量以及在高負荷下相應的燃燒熱效率。

BP Leach et al.SAE 2014-01-2610.

編譯：謝秀磊