66、柴油发动机怠速运行时降低油耗的研究

柴油发动机怠速运行时降低油耗的研究

1. 引言

柴油发动机在农业或运输车辆的某些操作过程中会长时间处于怠速运行状态。研究表明，在总运行时间中，运输车辆上的柴油发动机怠速运行时间占比为 15 - 30%，农业机械为 4 - 29%，联合收割机为 5 - 16%。同时，怠速运行时的柴油燃料消耗分别占总燃料消耗的 7 - 17%。在这种模式下，燃料燃烧产生的功用于克服发动机的机械损失，需要少量的循环燃料供给，且在低压下喷射到气缸中，这会导致混合和燃烧过程变差，在过量空气系数较高时，指示效率降低。

当部分负荷模式或怠速需要改变循环燃料供给时，有建议组织柴油发动机的工作方式，在降低负荷时关闭部分气缸的燃料供给，并通过增加发动机曲轴的转速来增加燃料输送。在柴油机车中，怠速运行时会关闭部分燃油泵。一种关闭部分气缸的方法最早于 1981 年在凯迪拉克汽车的强制点火发动机上实现，关闭气缸的方式可以是停止向其供应燃料，同时关闭或不关闭配气机构。

这种关闭部分气缸的方法在许多现代强制点火发动机上已成功应用，它不仅减少了与新鲜充量节流相关的损失、向气缸壁的热损失，还减少了泵气损失，并为电子控制单元的 lambda 探头提供了运行条件。例如，大众公司的 1.4L 4 缸 TSI 发动机，配备 ACT（主动气缸技术）系统，可关闭一半气缸，在 NEFZ 循环中每 100 公里可减少 0.4L 燃料消耗。

然而，在运输柴油发动机和农业机械柴油发动机上，由于燃料供应系统和配气机构设计的复杂性，气缸关闭方法尚未得到实际应用，但研究结果表明其具有可行性。由于这些方法的实施复杂度不同，因此有必要合理选择其中一种，对柴油发动机在全尺寸怠速模式以及部分气缸关闭时的燃油效率进行比较评估。