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试验研究
国外内燃机
提高汽油机热效率的技术
【日】中田浩一佐令木望太田黛治
2013年第2期
摘要：鉴于防止能源危机和全球气候暖化的目的，改善发动机热效率的要求越来越追切。介绍了废气再循环技术对混合动力车发动机热效率的影响。同时，介绍了移燃增压技术对发动机热效率的影响，阐明了燃料的研究法章烷值与发动机热效率之间的关系。
关键词：火花点燃发动机热效率稀燃废气再循环辛烷值
0前言
为应对能源危机，以及抑制全球气温变暖，改善车辆的燃油经济性变得越来越重要。在日本国内，混合动力车得到发展和普及，而在发动机开发中，提高热效率的措施变得极为重要。在各种提高发动机热效率的方法中，有效运用阿特金森循环的发动机，以及废气再循环（EGR)1等技术正在逐步实用化，此外，对于大幅提高发动机热效率来说，增压稀燃技术是极为有效的2-}。因此，本文就围绕提高发动机
热效率所开展的研究作了简要介绍。 1发动机热效率
火花点燃发动机的理论热效率可用式（1)来表述。这是被称为“奥托循环”的理想循环效率，式(1)显示，要提高热效率，有效的方法是提高发动机的压缩比e和采用稀燃技术。
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式中，为热容比。
(1)
实际应用中，设定膨胀比高于压缩比的阿特金
森循环发动机已处于实用化阶段。
另外，在实际发动机中，存在理论算式中未予考
虑并列出的各种损失。图1显示了发动机负荷发生变化时的热平衡，以及直列式发动机平均有效压力为0.2MPa和0.8MPa的结果。由图1可知，高负荷时，泵气损失、摩擦损失及冷却损失的比例趋于降低。这表明，提高负荷对提高发动机的热效率是有效的。但是，一且提高汽油机的负荷，则有可能会发生爆燃，因此，防止爆燃的措施与技术也是极为重要的。
综上所述，要提高发动机的热效率，除了提高膨胀比之外，采取防止爆燃的措施，以及采用稀燃技术等都是有效的方法。尤其是将稀燃技术与增压技术
相结合，其效果将更为显著。万方数据
直列4缸（缸径：88.5mm，行程：96.0mm），
压缩比=9.5，发动机转速=2000r/min，过量空气系数入=1，研究法辛烷值(RON)90
点火定时=最大制动力矩(MBT)时的点火定时 100m
90H 80F 70F 60 5of o 30F 20f 10F 04
0.2 MPa
0.8 MPa
图1热平衡的比较
2提高发动机热效率的技术
口未燃损失冷却热损失血废气热损失目系气损失口机械损失 ■制动热效率
本文在简要介绍阿特金森循环及冷却EGR技术的效果之后，又讨论了增压稀燃技术的效果。此
外，阐述了燃料辛烧值对增压稀燃发动机的影响。 2.1阿特金森循环和冷却EGR
丰田汽车公司早在第1代Prius车上就已开始
采用阿特金森循环，不仅能提高最高热效率，即使在低负荷区域，也因高膨胀比效果及泵气损失降低效果而使热效率得到提高。另外，目前市售的Prius车已采用冷却EGR装置，由于防爆燃效果的改善，以及降低了冷却损失，其最高热效率得到进一步提高。
图2为各种技术改善热效率的实例。 2.2增压稀燃
如前文所述，从理论上来讲，要提高热效率，稀燃技术是极为有效的。此外，即使从降低冷却损失的观点来看，稀燃技术也比EGR装置更为有效。其原因如图3所示，稀燃能使燃烧时的总气体量增多，