1、发动机节能技术及综发动机节能技术及综合运用合运用我国各阶段排放法规世界各国各阶段排放法规我国各阶段经济性法规整车测试循环工况主要国家和地区燃油消耗率状态及标准对比第三阶段油耗标准第三阶段油耗标准2014年年11月开始实施月开始实施第四阶段油耗标准已第四阶段油耗标准已于于2016年年1月开始实施月开始实施发动机现代节能技术高效燃烧技术（稀燃、HCCI、RCCI双喷、高压共轨、滚流、）新循环技术（Atkinson）匹配搭载技术（发动机选型、减速器速比、换挡控制策略）可变技术（可变气管、VVT、VVA、变排量、变压缩比）EGR技术（活化能利用、惰性分子利用）代用燃料技术（丁醇）增压技术（废气涡轮增压
2、、准增压、双增压）混合动力发动机技术（油电混合专用机、空气混合动力）综合节能减排技术（准增压+双喷稀燃+EGR+DPF-直接取代三元催化和SCR技术、涡轮增压+缸内直喷、双增压直喷、增压中冷高压共轨三段喷射、直喷均质稀燃+EGR、VVT直喷稀燃高压缩比滚流高能点火、后处理）十.轻量化技术（结构优化、轻质材料）一、高效燃烧技术1、稀薄燃烧技术 缸内直喷分层燃烧：有效防止喷注着壁，减少HC排放，非均质混合气着火可靠、燃烧完全。但小负荷时燃烧恶化、喷孔积碳堵塞等；进气道喷射+缸内中置直喷：防止燃油挂壁降低PMu需要组织强滚流和混合气分层GDI传统MPI启动需要喷射量冷却水温度 deg.C-50-30
3、-101030507090启动工况 GDI和均质混合气汽油机所需的喷射量比较分层燃烧与均质混合气发动机排放比较 GDI发动机的优势 缸内燃油喷射定时和进气运动更易实现混合气分层；燃油喷射雾化混合气的形成质量改善，进气温度影响较小，充气效率提高；可以采用高的压缩比或高的增压比，降低辛烷值要求；取消节气门，减少泵气损失，发动机的经济性改善；高压缩比缸内温度压力提高，改善了点火和燃烧条件，可降低冷起动时未燃碳氢排放；便于采用多次喷射、后喷射等冷起动排放控制策略；通过后燃喷射等提高排气温度及能量，提高增压器的快速响应性能。GDI发动机的问题和困难 难以在全工况运转范围内实现混合气理想的分层；喷孔容易结
4、垢，影响喷雾特性和喷油量；低负荷时HC排放高，高负荷时NOx排放高，有碳烟生成；部分负荷时混合气稀于理论空燃比，三效催化器转化效率下降，需采用选择性催化转化技术；气缸和燃油系统磨损增加。一、高效燃烧技术2、HCCI技术 高压缩比（1821）+稀薄燃烧（2.5）+EGR均质压燃的低温燃烧过程，效率可提高23%，Nox降低95%以上。但对转速和负荷敏感，燃烧容易恶化。适合于定工况工作增程式混合动力，但有效排量损失、比质量低；Stratified Charge Spark Ignition（SCSI）Homogeneous Charge Compression Ignition（HCCI）Homog
5、eneous Charge Spark Ignition（HCSI）均质点燃、分层点燃、均质压燃的比较燃油消耗率（燃油消耗率（HCCI）Nox排放（排放（ppm）（）（HCCI）3、RCCI技术（Reactivity Controlled Compression Ignition 燃油反应活性控制压燃）缸外双喷均质压燃技术：压燃柴油引燃气体燃料，小负荷时靠EGR填充和产生活化作用。不同燃烧技术比较一、高效燃烧技术4、高压共轨技术 高压喷射（2000ba）+分段喷射（35段），工作柔和、热效率高、增大升功率、降低油耗、降低排放；5、汽油机强滚流技术 促进空间混合、提高空气利用率、加速火焰传播，尤
6、其是组织汽油机稀薄燃烧时效果显著。二、新循环技术（Atkinson）Atkinson循环 利用气阀开闭时刻改变发动机有效压缩比，使发动机的膨胀比加大时发动机不发生爆震燃烧，其实质是以牺牲有效排量为代价提高发动机膨胀热效率、实现经济性的改善。示功图表达 l 关于汽车百公里油耗的构成 三、动力匹配技术l 原机与改Atkinson循环的万有特性对比T_EC Nm020406080100120140SPEED rpm0100020003000400050006000250250270270270270260260260260280280280280290290290290310310310310310
7、330330330410410410342313306300291285281278275316319353517171725252510101066650757169675754514538157转矩（N.m)20406080100120140转速（rpm）10001500200025003000350040004500500055006000235235250260260260280280310310310310310360360360450337322306285273248247261l 特征点油耗比较原B15发动机：386g/kW（2000rpm、2bar、88 ）329g/kW（3
8、000rpm、3bar、96 ）Atkinson发动机:351g/kWh（2000rpm、2bar、97）303g/kWh（3000rpm、3bar、99）l发动机特性和变速器的匹配及换挡策略四、可变技术1、可变气管：气管长度可变，单双气道切换；2、可变气阀规律 VVT：气门正时可变；VVL：气阀升程可变；VVA：气阀时间断面可变；3、变排量 停缸阶梯变排量；利用VVT排量连续可变；4、变压缩比 利用VVT改变有效压缩比；5、变排量机油泵 石蜡节温器控制；五、EGR技术1、外部EGR循环 将排出的废气经冷却后输入进气管。少量EGR具有活化作用促进燃烧、大量EGR降低Nox排放。但普通EGR阀积
9、碳卡死、控制灵活性和精度无法保证、成本高寿命短；2、内部EGR循环 利用VVT无需额外设施，但排气温度高则导致EGR率较低和容易引发爆震，适应范围较小。3、高频EGR阀外部外部EGR,（a）:低压回路；（低压回路；（b）高压回路）高压回路内部内部EGR六、代用燃料技术1、甲醇和乙醇：甲醇有毒和腐蚀性、乙醇占用粮食资源；2、天然气和石油液化气：能量密度低、热值低并具有腐蚀性；3、生物柴油：胶质和其他成分导致不完全燃烧、喷孔堵塞等；4、生物丁醇：利用农作物废料生物方法提取、热值约为汽油的84%，与汽油和水的相溶性好、抗爆性好、无腐蚀性、与普通汽柴油储运方式相同、可以直接摻烧。5、丁醇与汽油摻烧 2
10、010年，美国投资公司与英国石油公司合作研究结果为：16%摻混率功率不下降。同年湖南大学研究结果为：在发动机结构参数完全不变的前提下，仅通过可调整参数的优化可以做到最高35%摻混时功率扭矩不下降，低速时扭矩增大8.15%、至少油耗率降低12.6%、CO排放降低37.5%、HC排放降低20%、Nox比汽油高28%。6、放热规律研究 纯汽油 35%丁醇汽油7、混合比和点火时刻研究 混合比变化 点火时刻优化8、动力性和经济性结果 转矩比较 能耗率比较9、排放性结果150015002000200025002500300030003500350040004000450045003000300040004
11、00050005000600060007000700080008000Engine Speed(rpm)Engine Speed(rpm)HC(ppm)HC(ppm)90#35%+CDI 0 050050010001000150015002000200025002500300030003500350040004000300030004000400050005000600060007000700080008000Engine Speed(rpm)Engine Speed(rpm)NOx(ppm)NOx(ppm)90#35%+CDI l“The Performance Analysis of an
12、 Engine Fueled with Butanol-Gasoline Blend”论文在美国底特律2011年SAE国际年会上宣读；l 与美国俄亥俄州立大学及美国Butyl Fuel公司交流：10、研究成果的领先性及国际合作七、增压技术机械增压：增压度低、耗能高；废气涡轮增压：滞后、不适合小型机；气波增压：效率较高、适合小型机；复合增压和两级增压：高增压度；准增压：不增加成本，增压度低。nPsmaitce mite1b 复合增压器系统八、混合动力技术1、油电混合动力增程式并联串联混联2、空气混合动力制动能量回收增压气动驱动附件3、混合动力效率分析l燃油动力汽车油耗改善2228%则可达到电动车
13、CO2排放水平l混合动力汽车发动机工作范围l 混动并优化后的效果：原车油耗7.1升/百公里原机改油电混合后5.25升/百公里Atkinson混动4.42升/百公里优化策略后3.87升/百公里4、普锐斯四代混动技术技术水平：2.5升/百公里、发动机热效率40%；所采用的现代技术：高压缩比；稀燃；高能点火；Atkinson循环（大膨胀比、降低泵气损失、增强扫气效果）；增压中冷技术；大量中冷EGR（各缸控制均匀性1%以内）；高滚流比；进排气道和燃烧室改善；VVA灵活运用；低摩擦技术（低粘度机油、降低风阻、缸套温度梯度控制、等离子喷涂减磨、机舱热管理和发动机热管理、零件小型化、四驱等）；轻量化技术（新
14、材料、新结构，控制器减重、冷却系统减重、电机减重、机油泵减重等，整车重量降低6.3%）；高效电机（能量密度高、绕组满槽率高、铜损铁损降低了20%、磁通密度降低了15%、效率高、重量下降21%）；新策略等（能量流切换策略、大减速比。九、综合节能减排技术高压缩比+Atkinson循环+可变涡轮增压；缸内直喷+稀薄燃烧+三元催化增压+稀薄燃烧+EGR+DPF 直接取代三元催化和SCR技术。涡轮增压中冷+缸内直喷稀燃+EGR+VVTS+高能点火准增压+RCCI+EGR+稀薄燃烧+双点火+强滚流双增压中冷+高压共轨三段喷射+中冷EGR+DPF停缸+VVT变排量+稀薄燃烧+EGR十、其他技术技术中置直喷技术（300350ba）雾化效果好双喷技术（气道+直喷）降低颗粒多次喷射（冷启动好颗粒降低）排气歧管与缸盖集成（提高耐高温性减少散热、强化排气脉冲、提高增压器效率、冷启动好）；双流道和可变技术涡轮机（降低损失、适应范围广）；普及米勒循环和增压、直喷技术；适当小排量化；智能管理技术（停缸、换挡、VVA等）；优化结构和轻质材料（零部件和整车）零部件小型化低摩擦技术：提高传动系统机械效率整车低阻力技术：风阻、滚阻、轴承阻力、润滑油自动启停技术制动能量回收技术整机性能优化+CVT+匹配策略谢谢！谢谢大家！
