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随着能源与环境问题日益突出,汽车行业燃油及排放法规愈加严格,发动机高效清洁燃烧技术与混合动力技术成为当前汽车行业研究及发展的重点。混合动力汽车在整车节能减排方面表现出巨大的优势,为进一步提升其整车经济性,对混合动力专用发动机进行燃烧优化,改善燃烧性能,实现其高效燃烧是一种重要手段。基于双燃料喷射的RCCI燃烧模式能够有效提高发动机热效率,同时降低污染物排放,且具有良好的燃烧相位可控性,但其大负荷工况拓展运行仍存在一定问题,而混合动力专用发动机相比于传统发动机运行工况较窄,且主要集中于高效的中高负荷区,恰好适合于RCCI燃烧模式稳定运行的负荷条件。本文针对混合动力专用发动机的特定目标工作点,对其应用RCCI燃烧模式进行燃烧优化,结合整车匹配及性能仿真,探索进一步提升整车经济性、降低原机污染物排放的潜力。本文以增程式混合动力为研究车型,对某商用货车进行了改型,根据原车整车性能设计指标对整车动力系统部件进行了参数匹配。然后针对混合动力专用发动机,采用了双工作点式恒功率型控制策略,并依据整车功率需求选取了发动机的双目标工作点,处于中高负荷的工作点A采用RCCI燃烧模式进行燃烧优化,将优化后的性能参数用于整车匹配及性能仿真,处于大负荷的工作点B采用传统压燃模式,其性能参数与原机保持一致。在原机基础上设计开发了发动机双燃料喷射系统,搭建了试验研究台架。针对目标工作点A,开展基于汽油/柴油双燃料喷射的RCCI燃烧模式的试验研究,研究了汽油比例、柴油喷油时刻及EGR率三个主要燃烧控制参数对发动机燃烧及排放性能的影响;在固定EGR率条件下,对汽油比例及柴油喷油时刻的目标优化区域进行了交叉试验,并通过非线性规划寻优求解得到汽油比例及柴油喷油时刻的最佳匹配结果,最后对目标工作点燃烧优化后的性能与原机性能进行了对比。研究结果表明,通过调整燃烧控制参数可以使燃烧过程呈现双阶段燃烧形式,双阶段燃烧有利于在保证燃烧稳定性的基础上,缩短燃烧持续期,提高燃烧定容性,进而可以有效提高燃烧热效率;合理的燃烧控制参数在保证较高热效率的前提下,可以同时降低NOx及微粒排放,根据燃烧控制参数寻优结果,在固定30%EGR率下,设置目标工作点的汽油比例为65%、柴油喷油时刻为14°CA BTDC时,发动机的指示热效率达到52.5%,相比于原机提升了7.8%,比油耗降低了12.1%,NOx排放水平降低至原机的三分之一,微粒质量浓度排放相比于原机减少了一半,而HC及CO排放因壁面淬熄及余隙效应较原机有所增加。在整车参数匹配结果基础上,通过Cruise及Simulink软件搭建了整车及整车控制模型,对匹配发动机工作点优化后的混合动力整车性能进行了仿真分析。仿真计算结果验证了整车参数匹配结果的合理性;相比于改型前的纯燃油车,整车在不同循环测试工况下的等效油耗可以改善20%以上,相比于发动机目标工作点燃烧优化前,整车在C-WTVC循环测试工况增程模式下的等效油耗改善了6.66%。