辅助加热对混合动力系统发动机温升及油耗的影响研究

发布时间：2020-03-21 07:31

【摘要】：随着世界上人口逐渐增多,经济与科技飞速发展,与此同时,能源的消耗量也在逐年增加。随着石油资源的不断减少,汽车行业需要不断突破技术上的瓶颈,降低能源的消耗量,因此近些年混合动力汽车应运而生。混合动力汽车在纯电动汽车还未大面积普及的情况下作为一种替代和补充,既能满足续驶里程要求,又能降低油耗,具有很大的研究价值。而在汽车的运行过程中,由于发动机冷启动阶段的燃油雾化不好,润滑油流动性差导致该阶段中的油耗、污染物的排放与发动机的磨损在整体的汽车运行过程中所占的比例较高。如果能将该阶段的发动机冷却液温升时间缩短油耗降低,对于整体的汽车运行来说油耗将有大幅度降低。如果能将混合动力系统中的发动机冷却液温升时间与油耗进行优化,那么混合动力汽车在节能的基础上进一步地降低了发动机油耗。因此本文采用加热器对发动机冷却液加热的方式来缩短发动机冷却液的温升时间进而减少油耗,降低对发动机的磨损以及提高乘用舒适性,缓解能源紧缺的压力。本文是基于吉林省自然科学基金“混合动力系统热流特性及其温升控制研究”展开的。本文旨在利用辅助加热的方式来改善发动机冷却液的温升时间和油耗。本文采用燃油加热器和PTC电加热器对发动机冷却液进行加热,确定了原机启动、同步加热、预热、热启动、热启动与同步加热组合五种加热方式并进行了台架试验。通过调节加热方式、加热功率、预热温度、热启动温度等参数,分析了每种方式对发动机冷却液温升时间和发动机油耗的影响。利用一维仿真软件搭建了发动机冷却系统和带有辅助加热器的发动机冷却系统,分析了低温环境对发动机冷却液温升时间的影响以及采用辅助加热器后对发动机冷却液温升时间的改善作用。试验结果表明,同步加热的方式下,燃油加热器和PTC电加热器都能缩短发动机冷却液的温升时间并降低发动机油耗。在温升时间方面,燃油加热器能缩短311s,PTC电加热器能缩短274s;在油耗方面,燃油加热器能降低233.92g,PTC电加热器能降低217.19g。加热功率越大,发动机冷却液的温升时间越短,油耗越低。预热的方式下,燃油加热器和PTC电加热器都能改善发动机的启动性能并且降低发动机油耗。燃油加热器预热到60℃时的温升时间比原机启动的温升时间缩短了451s,发动机油耗降低了373.31g。PTC电加热器预热到60℃的温升时间比原机启动的温升时间缩短了501s,发动机油耗降低了361.59g。预热温度越高,发动机的运行时间越短,发动机油耗越低。热启动与同步加热组合的加热方式比热启动方式缩短了发动机冷却液的温升时间并且降低了油耗。热启动与燃油加热器同步加热组合的加热方式比热启动方式的温升时间缩短了193s,油耗降低了105.81g。热启动与PTC电加热器同步加热组合的加热方式比热启动方式的温升时间缩短了152s,油耗降低了117.76g。热启动温度越高,发动机冷却液的温升时间越短,油耗越低。仿真结果表明,环境温度越低,发动机冷却液温升时间越长,环境温度为-25℃时的温升时间比0℃时的温升时间延长了261s。但在发动机冷却系统中采用辅助加热器后能明显缩短发动机冷却液的温升时间,当环境温度为-25℃时,采用辅助加热器比不采用加热器的温升时间缩短了275s。对于改善发动机冷启动情况有一定的指导意义。
【图文】：

汽车产量

吉林大学硕士学位论文口均价上涨 29.6%[6]。美国商务部预测中国原油进口依赖度在 2030 年将升至 80%。国际源署在《2017 世界能源展望》分析，中国的原油依赖度在 2040 年将会升至 80%[7]。从目的情势上看我国的石油大部分依赖于进口且对外依存度在逐年递增，如果长此以往对我的经济局势与战略局势会造成很大影响，也就是说，一旦石油枯竭或国际石油市场波动中国会是第一个受到波及的国家[8]。

石油,国际石油市场,对外依存度,汽车产量

源署在《2017 世界能源展望》分析，，中国的原油依赖度在 2040 年将会升至 80%[7]。从目的情势上看我国的石油大部分依赖于进口且对外依存度在逐年递增，如果长此以往对我的经济局势与战略局势会造成很大影响，也就是说，一旦石油枯竭或国际石油市场波动中国会是第一个受到波及的国家[8]。图 1.1 2010 年-2017 年中国汽车产量及增速
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7;U464

【参考文献】