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Plug-in串联油电混合动力发动机试验研究 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR 论文题目： Plug-in串联油电混合动力 发动机试验研究 学生姓名: 学生学号: 专　　业: 指导教师: 学院(系): Plug-in串联油电混合动力发动机试验研究 摘要 能源短缺与环境问题已成为当今世界各国所面临的两大重要难题。随着我国经济持续发展，汽车保有量的不断上升，这两大问题凸显的尤为严重。作为汽车消耗能源，产生污染的核心部件——内燃机，也面临着前所未有的挑战。如何减少能源消耗及环境污染，是内燃机研究领域的重大问题。改善内燃机的燃烧方式以及合理汽车的动力总成形式是解决上述问题的有效途径，均质压燃（HCCI）燃烧方式和增程式动力结构是可以利用的具体手段。 增程式汽车因其将内燃机来带动发电机，让发电机给电池充电，使用电能作为汽车动力，从而广受好评。它的出现克服了内燃机排放高的缺点，又以干净能源作为动力，更重要的是能使内燃机始终维持在最佳工况状态，从而达到了高效又节能的目的，因而使增程式汽车在面世时便受到了业内的欢迎。虽然它并不能代替电动汽车在未来的主导地位，但在如今尚未解决电池储存能量低、实用化及商业化难度大的情形下，增程式汽车是首当其冲的过渡车型。然而，增程式汽车在美国的发展已经相当成熟，却在中国迟迟未能得到很好的发展。 面对汽油机与柴油机各自的技术已日趋达到的极限，均质压燃（HCCI）燃烧技术以其低氮氧化物、低微粒排放和高热效率的优点而引起世界各国的广泛关注。然而，控制着火时刻和燃烧反应速率以及扩展运行工况范围等，始终是发动机实现HCCI燃烧的关键和难点。现在，上海交通大学、清华大学、天津大学、华中科技大学等国内著名大学正在积极地展开均质压燃HCCI燃烧技术的研究工作。 正当人们始终难以扩展均质压燃HCCI燃烧运行工况范围的时候，增程式汽车能使内燃机始终维持最佳工况的优点，让均质压燃HCCI燃烧在增程式汽车上实现成为了可能，也让均质压???HCCI燃烧的工况范围窄的缺点得到了弥补。 基于这一思想，上海交通大学与上汽集团合作负责了这次的试验研究——Plug-in串联油电混合动力HCCI汽油机的试验研究。本次试验的目的是在增程式汽车上实现均质压燃HCCI燃烧技术。这次试验的成功，将会是两大新兴技术的融合与发展，帮助中国的汽车事业跃上一个新的台阶。 本文作者所参与的试验研究为前期台架搭建、发动机磨合测试、发动机外特性测试和万有特性测试、以及发动机的改装和均质压燃HCCI燃烧控制等。而本次试验的重点，是均质压燃HCCI燃烧控制策略的研究。因此，本文所涉及的大部分内容将是关于均质压燃HCCI燃烧。 本文首先介绍了增程式汽车及均质压燃HCCI燃烧的概念及发展历程。其次，通过与传统点燃式（SI）发动机和传统压燃式（CI）发动机的对比，说明了HCCI燃烧的燃烧方式及特点。然后重点地突出说明了汽油机HCCI燃烧的实现与控制方式——进气加热、废气再循环（EGR）、增大压缩比和使用负阀重叠技术，以及HCCI燃烧技术如今所面临的一系列控制及排放问题——着火时刻难以控制、冷起动困难、HC和CO排放高、运行工况范围窄等。如此介绍，以求使本文能够清晰地表明当前世界均质压燃HCCI燃烧所使用的必威体育精装版技术以及目前为止必威体育精装版的成就。 本次试验所使用的发动机是上汽荣威350所搭载的NSE1.5升16双顶置凸轮轴（DOHC）发动机。该款发动机是上汽自主研发发动机的精心力作。试验所使用的HCCI发动机控制系统大部分是由湖南长沙湘仪动力测试仪器有限公司生产。试验前，首先进行了发动机的磨合、外特性试验以及万有特性的测试。通过分析以进行发动机的各特性测试。然后改装进气管道，加装进气电加热装置，改塑料进气管道为不锈钢，使用PID控制进气加热，以使发动机在不考虑功率等其它因素的情况下，初步实现HCCI燃烧。然后，改变活塞形状，令压缩比由10.5增至15.5，以求压燃稳定，提前着火时刻。最后，改变气门重叠角成为负值，得到负阀重叠，使发动机实现内部EGR。后两种方式，都可以弥补进气加热的降低发动机功率、减少进气充量、燃烧范围小等缺点，从而实现稳定的HCCI燃烧。 本次试验研究由于时间及其他不可抗力的原因限制，在完成发动机进气加热系统的安装后，未能再有时间进行进气加热的HCCI燃烧研究，所以本人仅参与了本次试验研究前期的准备工作，如实验台架的搭建，发动机的磨合，外特性及万有特性测试，但是依然获得了极大的收获