摘要
我国汽车行业正处于传统车辆向新能源车辆的转型阶段，纯电动车具有零排放的特点，是当前发展的主要方向，但是电池以及电池充电技术长时间处于瓶颈期，限制了新能源汽车的推广。增程式电动车是传统汽车向纯电动车的过渡车型，其动力源由动力电池与增程器共同组成，增程器的存在可以很好的弥补动力电池现有缺陷。增程式电动车现阶段具有较好的发展前景。增程器发动机作为增程式电动车的重要组成部分，其性能影响整车的燃油消耗与排放，采用高效的发动机有利于混合动力汽车的节能减排。本文对增程式电动车发动机实现Atkinson循环进行参数优化研究，对比分析了Otto循环发动机与Atkinson循环发动机对增程式电动车整车燃油消耗和NOX排放的影响。 本文分析了增程式电动汽车的工作模式，以某混合动力SUV为参考车型，基于汽车动力学相关理论进行增程式电动汽车的部件选型与参数匹配，确定增程器发动机为1.5L四缸Otto循环发动机；将Otto循环与Atkinson循环进行对比分析，确定Atkinson循环发动机的实现方式，基于GT-POWER建立发动机一维热力学仿真模型，初步进行Otto循环与Atkinson循环发动机的性能对比，分析了发动机各项参数对发动机性能的影响，确定发动机各项参数的优化范围；基于最优拉丁超立方试验设计方法构建发动机神经网络模型，利用遗传算法确定Atkinson循环发动机的几何压缩比，在此基础上对发动机各项参数进行综合优化；基于Cruise建立整车模型，利用Simulink搭建整车控制策略，基于城市工况分别对采用Otto循环与Atkinson循环发动机的增程式电动车在恒功率和功率跟随能量管理策略的整车燃油消耗和NOX排放进行仿真分析，验证说明了Atkinson循环发动机具有燃油消耗和NOX排放更低的优势，适合用作增程式电动汽车增程器发动机。 仿真结果表明，在NEDC工况、WLTC工况使用恒功率控制策略时，采用Atkinson循环发动机比采用Otto循环发动机的整车燃油消耗分别降低7.9%和7.3%，NOX排放分别降低12.4%和10.3%；在NEDC工况、WLTC工况使用功率跟随控制策略时，采用Atkinson循环发动机比采用Otto循环发动机的整车燃油消耗分别降低9.2%和8.5%，NOX排放分别降低19.7%和20.4%，Atkinson循环发动机作为增程式电动车的增程器发动机具有比较明显的节油效果，同时有效地减少了NOX排放。
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