2016年第1期
原
创
国外内燃机
甲醇-汽油灵活混合燃烧发动机的开发
齐洪元’倪计民杨友文”
（1.同济大学汽车学院，上海201804；2.上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）
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摘要：提出了“甲醇-汽油灵活混合燃烧发动机”的概念。首先设计了可实现燃料独立供给的燃油系统的布置方案。随后，进行了灵活混合燃烧发动机控制系统的开发，运用GT-Power软件建立灵活混合燃料特性场，并对灵活混合燃烧发动机进行了台架试验验证。研究结果表明，发动机采用混合燃料模式工作时，发动机的当量汽油比油耗有明显的改善，除了在低速低负荷时使用MO的工况外，其余各工况的当量汽油比油耗均有不同程度的下降，下降幅度为3%～10%。
关键调：甲醇汽油灵活混合混合燃烧
0引言
我国的煤炭资源储量较为丰富，而石油资源严重依赖进口，自给能力较弱，加之日益增大的汽车保有量，我国显示出“缺油、少气、富煤”的能源格局。传统车用燃料供应面临巨大压力1。甲醇可由煤炭制取，与汽油相比，气化潜热更大、辛烷值更高且含有氧元素，能使发动机获得更好的动力性、经济性和较低的排放[2-5]。
作为1种典型的车用发动机替代燃料，甲醇获得了越来越多的关注，在国内外一些地区，甲醇-汽油混合燃料已经得到了应用-}。目前在点燃式内燃机上所使用的均为固定比例的甲醇-汽油混合燃油，如M10、M15、M85等[8-9]。然而，通过对不同比例甲醇-汽油混合燃料的研究发现，发动机在各运行工况时对燃料混合比的要求不同，各工况下均有特定比例的甲醇-汽油混合燃料，可使发动机的比油耗最低。因此，采用固定比例甲醇-汽油混合燃料不能充分发挥甲醇的优势[10-1]。
据此，本文提出了“甲醇-汽油灵活混合燃烧发动机”的构想，甲醇和汽油采用2套独立的燃油供给系统，根据发动机的运行工况，分别调整甲醇和汽油各自的喷油脉宽、点火提前角及相关的修正参数，使甲醇和汽油在发动机气缸内根据工况需求实现不同比例的混合燃烧，使发动机的动力性和经济性进一步得到提升。
首先，进行灵活混合燃料发动机燃油供给系统的设计，制定燃油供给系统的布置方案，并根据甲醇的特性重新设计相关零部件。随后，进行灵活混合
万方数据
燃料发动机控制系统的开发，设计控制结构和控制方法，并运用GT-Power软件确定发动机各工况下的最优燃料种类，建立灵活混合燃料特性场。最后，对灵活混合燃料发动机进行台架试验验证。本文旨在研究灵活在线混合燃料发动机的开发方案，并探究灵活燃料特性场的建立方法，为甲醇-汽油灵活在线混合燃料发动机的应用提供参考。
研究对象和试验装置 1.1研究对象
本研究所针对的发动机为某款自主品牌轿车的自然吸气4缸四冲程汽油机，发动机主要技术规格如表1所示。
表1：
某款自然吸气4缸四冲程汽油机主要技术规格
项目
发动机气缸数
排量/L 缸径/mm 行程/mm 额定功率/kW 最大扭矩/(N·m）
压缩比点火顺序
1.2试验装置
参数 4 1. 498 75.0 84.8
78(6 000 r · min-1) 135(4 500 r · min1)
10.5 1342
发动机试验台架主要包括发动机、测功机及其控制系统、燃油供给系统、散热系统、尾气采集测量系统等。本研究所用的发动机试验台架如图1 所示。