先进发动机设计和燃料辛烷值对降低CO2排放的研究

先进发动机设计和燃料辛烷值对降低CO2排放的研究

发动机小型化是满足平均CO2排放需求的重要方式。减小压缩比同时采用涡轮增压、缸内直喷等技术可有效降低摩擦损失和泵气损失，但这会增加非正常燃烧的可能性，并且影响燃油经济性。

优化发动机设计，使其可采用较高辛烷值（RON）燃料以实现高压缩比，这样可在较低负荷工况下有较高的热力效率，同时能够缓和高负荷燃烧过程和降低过量供油需求。这种高辛烷值高压缩比的协同作用，在法定循环工况和实际道路运行下，发动机可实现较低的CO2排放和较高的燃油利用率。

试验采用一台装有涡轮增压器的1.2L 3缸汽油机原型，最大平均有效压力为3MPa。通过改变压缩比和燃料辛烷值优化发动机运行工况，研究分析发动机燃烧参数和排放参数，量化此协同方法的优势。

在空燃比10.2∶1下，燃料辛烷值95～102，能够增大发动机最优运行范围且不受爆震燃烧限制。在燃料辛烷值为95的情况下，增加空燃比10.2∶1～12.2∶1，在发动机平均有效压力为1MPa下，可降低燃油消耗率4%。在全负荷状态下，燃油消耗率可高达30%。同时改变压缩比10.2∶1～12.2∶1，燃料辛烷值95～102，则研究发现不同运行工况下发动机燃油消耗率提高4%～5%左右。在空燃比12.2∶1、燃料辛烷值95下，要求发动机负荷降低10%，转速高于4000r/min，避免超过涡轮增压器的最大转速。

在爆震受限区域，发动机的热效率依赖于燃料辛烷值；在其它区域，发动机热效率与压缩比直接有关。通过增加燃料辛烷值可降低发动机过量供油量以及在高负荷下相应的燃烧热效率。

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

编译：谢秀磊