未来汽油机热管理系统及真实环境下油耗分析

为了满足相关排放法规，通过减小发动机排量，提高发动机的负荷率已经成为越来越普遍的做法。而减小发动机排量会引发吸油过量的现象，尤其在发动机处于高转速和高负荷情况下。试验表明，NEDC循环测试工况下实际用油量会增加15%。为了减少吸油过量、改善燃油经济性，将发动机小型化的同时，可结合水冷式排气歧管、冷却高压和低压废气再循环装置、串联增压空气冷却器等技术来进行。

将水冷式排气歧管安装在发动机上可以降低满负荷条件下吸油过量，并能减少发动机冷起动条件下的预热时间。用水冷式排气歧管取代传统的不锈钢排气歧管，可以将排气歧管直接集成在气缸内部或安装在外部冷却管位置。安装冷却高压和低压废气再循环装置，其将冷却后的废气循环重新输入发动机进气歧管或压缩机进气歧管，所形成的混合气具有较高的比热容，气缸压力及温度均会降低。安装串联增压空气冷却器，通过降低所吸入空气温度，达到冷却效果，从而通过调整火花塞点火时间，减少吸油过量现象。

分析了应用上述装置后发动机的燃油消耗率，并对热效应进行了多种工况下的模拟及真实环境中运行情况的预测，结果表明：①使用水冷式排气歧管，可将废气温度降至130℃，在峰值功率时，燃油消耗量将减少5%；②使用冷却高压和低压废气再循环装置，废气循环率为17%时，燃料消耗会降低18%；③与传统的气冷式增压空气冷却器相比，使用串联增压空气冷却器会使压缩空气温度明显降低（约16℃）；④发动机处于峰值功率时，整体温度降低30～60℃，燃油消耗量会减少10%，扭矩增加17%；⑤联合使用水冷式排气歧管和串联增压空气冷却器会使燃油消耗量降低14%。

James Miller et al. SAE 2013-01-0271.

编译：王祥