汽车的流行给人们的生活带来了诸多便利,但同时也对人们的生活环境造成了一定的影响。为建立良好的生态环境,从长远来看,电动车将是理想的选择,也是未来的必然趋势,然而电池技术在短时间内仍难以突破。据估计,在2040年之前,混合动力和插电式混合动力汽车仍然会起到很重要的作用,在内燃机与电动机之间具有很重要的过渡意义。混合动力汽车,最常见的就是电动机与发动机相匹配,为了充分利用能源,不断提高发动机热效率显得至关重要。经调查,国内市场尚无混动专用发动机,市面混动车型应用的发动机普遍沿用传统发动机进行简单改进升级,有效热效率水平与传统机相当一般在35%附近,与国际一流水平相比尚存差距(丰田普锐斯混合动力发动机热效率可达40%)。汽油压燃可以实现高热效率和低排放,但是汽油压燃却难以在全工况实现。混合动力专用发动机与传统发动机相比,运行工况点变窄,可主要集中在高效中高负荷区,恰好能够满足汽油压燃的条件。本课题旨在开发混合动力高效汽油发动机,通过研究汽油压燃,实现了发动机较高的热效率,同时探究了不同的油品对燃烧效率、热效率以及排放的影响。本研究依托清华大学重点研发计划,在增压和高压缩比(17)的发动机上进行试验,油品选用汽油和汽油/柴油混合,比较了均质压燃(HCCI)和直喷压燃(DIC I)模式燃烧和排放特征。在不同的进气压力下,改变喷油策略,以达到实现最高的热效率的目的。汽油的DICI燃烧模式燃烧效率高于汽油HCCI和G80 HCCI。在HCCI和DICI燃烧模式,增加进气压力可以提高指示热效率(ITE),当进气压力为2.1bar时,汽油DICI指示热效率达到最高49.3%,而G80 HCCI的指示热效率最低,为47.7%。汽油DICI燃烧模式CO和HC排放显著低于汽油HCCI和G80 HCCI燃烧模式。然而,汽油DICI燃烧模式将导致氮氧化物和碳烟排放较高,而汽油HCCI燃烧模式的氮氧化物和碳烟排放几乎为0。宽馏分燃料是指馏程从汽油的初馏点到柴油的终馏点的燃料,可以通过将市场上的汽油和柴油混合得到。聚甲氧基二甲醚(PODE),具有很好的挥发性,物质组成含氧量高,因此是在减少碳烟排放方面具有很大的潜力来改善燃烧和排放特性。在实验过程中,我们通过将汽油和柴油按照1:1的体积比进行混合得到宽馏分燃料。燃料选用柴油、汽柴混(GD)、汽油柴油和PODE的混合燃料(GDP)在改造过的四缸柴油机上进行实验,通过燃烧分析仪和排放仪测试燃烧和排放特性。汽柴混因为掺混了着火性相对较差的汽油,因此燃烧效率比柴油低,并且具有较高的碳烟排放。PODE辛烷值较高,且本身属于含氧有机物,可以弥补汽柴混上述不足。同时,GDP相比于汽柴混,能够实现更高的热效率。实验结果表明,GDP的颗粒物排放最低,而柴油在这三种燃料中排放特性最差。在发动机试验台架做出了三种油品的map图进行比较,分别是G80、柴油和GP80(汽油和PODE的混合油,其中汽油占80%,PODE占20%的比例)的MAP,初步了解并运用了混动专用发动机开发软件Autonemie,并通过搭建模型,改变发动机map探究了不同油品、不同燃烧模式对发动机热效率、燃烧效率以及能量流等差异性的影响,具有参考意义。