改善車輛燃油經(jīng)濟性先進方法的開發(fā)與驗證

改善車輛燃油經(jīng)濟性先進方法的開發(fā)與驗證

鑒于全球燃油經(jīng)濟性和CO2減排要求的日益嚴格，未來汽車的發(fā)展趨向于大幅度提高燃油效率。電氣化車輛是降低燃油消耗的一種有效方法，但就目前而言成本太高，內(nèi)燃機還將占據(jù)主導(dǎo)地位。因而，提高內(nèi)燃機的效率具有廣泛的適用性。使用內(nèi)燃機的整車可以采用很多措施減少燃油消耗、改善高燃油經(jīng)濟性，如減輕車輛質(zhì)量、減小空氣阻力，降低輪胎滾動阻力等。為提高車輛的燃油效率，可以改進發(fā)動機和變速器技術(shù)，提高燃燒效率，減少由于摩擦產(chǎn)生的寄生損耗、泵吸損失、發(fā)動機配件負荷、發(fā)動機怠速損耗等。對車輛各系統(tǒng)進行分析，通過減少摩擦損失和寄生損耗來改善車輛的燃油經(jīng)濟性。美國能源部資助德爾福汽車系統(tǒng)公司與美國現(xiàn)代技術(shù)中心合作，研究如何改善汽油機的燃油經(jīng)濟性。該項目分為兩個階段，第一階段主要分析可能影響燃油經(jīng)濟性的技術(shù)且已經(jīng)完成；第二階段則通過試驗得出數(shù)據(jù)分別驗證第一階段各技術(shù)的影響程度。主要對第一階段的工作進行了介紹。

首先確定了影響燃油經(jīng)濟性的新技術(shù)，包括汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)、冷卻廢氣再循環(huán)技術(shù)、兩級可變氣門升程技術(shù)、發(fā)動機起停技術(shù)、改進的曲軸和凸輪軸、兩極式機油泵技術(shù)、發(fā)動機自動降速減摩技術(shù)、尾氣余熱利用技術(shù)。這些技術(shù)涵蓋了改善燃油經(jīng)濟性的各種機制，通過改善燃燒特性減少寄生損耗、泵吸損失，發(fā)動機配件負荷等損失。試驗采用了兩輛2011年生產(chǎn)的配備6擋手動變速器和2.4L Theta II發(fā)動機的現(xiàn)代索納塔轎車。兩輛試驗車均可以實現(xiàn)缸內(nèi)直噴技術(shù)并采用冷卻廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，而其它影響燃油經(jīng)濟性的技術(shù)也分別應(yīng)用在這兩輛試驗車上。

試驗車輛1不需要對發(fā)動機控制模塊或控制算法進行較大的更改，只需要對車輛標(biāo)定進行小的改變。通過對活塞組摩擦表面處理，改進曲軸和凸輪軸，應(yīng)用尾氣余熱回收技術(shù)和發(fā)動機自動降速技術(shù)減少發(fā)動機摩擦。通過應(yīng)用兩極式機油泵技術(shù)，減少發(fā)動機配件負荷。試驗車輛2則通過改變發(fā)動機控制系統(tǒng)改善燃油經(jīng)濟性。對于該車應(yīng)用了新的發(fā)動機控制模塊和控制算法，應(yīng)用兩級可變氣門升程技術(shù)減少泵吸損失，應(yīng)用發(fā)動機起停技術(shù)減少怠速損耗。

對試驗車輛1和車輛2分別進行相同的燃油經(jīng)濟性和排放試驗。測試結(jié)果表明，與原始車輛相比，試驗車輛1的燃油經(jīng)濟性在高速公路循環(huán)工況下改善了13.9%，在城市公路循環(huán)工況下改善了12.6%，兩種循環(huán)工況復(fù)合條件下改善了13.1%。試驗車輛2的燃油經(jīng)濟性在相應(yīng)工況下分別改善了12.8%、13.6%和13.4%。理論分析顯示，若將應(yīng)用在兩輛試驗車上的技術(shù)盡可能集合在一輛試驗車上，與原始車輛相比燃油經(jīng)濟性應(yīng)能改善20%。

Keith A.Confer et al.SAE 2013-01-0280.

q編譯：王祥