小型乘用车用新型混合动力系统的开发

自1997年首辆量产混合动力车问世以后,丰田公司一直在致力于混合动力系统的改进工作,以应对不断增加的汽车行业二氧化碳排放、能源安全及城市污染问题。介绍了一种新的混合动力系统设计方案及其性能。新系统的开发目标主要是改善车辆的燃油经济性,尤其是要获得更加良好的真实燃油耗,并且,还要提高系统应用于不同车辆时的兼容性,以满足车辆小排量化和零部件轻量化的需求。该新型混合动力系统在满足日趋严格的排放法规的同时,还获得了优异的动力性能。     

Accord插电式混合动力车用新型汽油机的开发

作为本田公司的下一代发动机系列,配装于Accord插电式混合动力车的新型2．0L汽油机具有燃油耗低和排放性能好的特点。采用可变气门正时及升程电子控制系统,具有2种特定凸轮（即功率凸轮和燃油经济性凸轮）。功率凸轮作用持续期短,用于大功率输出和发动机起动;燃油经济性凸轮作用持续期长,可通过延迟进气门关闭正时,获得阿特金森循环效应。还采用了冷却废气再循环（EGR）技术,并对控制系统进行了改进,实现了低燃油耗目标。首先,能确保EGR阀前后压差的新型控制系统改善了EGR流量的控制性能。其次,改进了扭矩控制,可以预测因点火延迟引起的发动机扭矩下降。驱动性和燃油经济性在极苛刻的条件下保持原有水平。最后,采用了基于大气压力改变运行点的控制技术,即使环境发生变化,仍可保持低油耗性能。开发了混合动力车用催化转化器的新型快速预热系统。在发动机起动阶段,通过改变电机运行来控制发动机负荷,这样可有效预热催化转化器,从而使尾气排放降低到能满足特超低排放车SULEV20标;住的水平。     

高几何压缩比活塞的燃烧室形状探讨

提高几何压缩比与延迟进气门关闭正时技术相结合的目的是为了在维持最高燃烧压力不超过机械限制的前提下改善燃油经济性。另外,利用数值模拟方法,分析燃烧过程的变化,以观察高几何压缩比条件下的排放性能恶化过程。根据研究结果,改进燃烧室形状,以改善发动机的排放性能。数值模拟和试验结果均证实,改进燃烧室形状,并与延迟进气门关闭正时的技术措施相结合,可以显著改善发动机的排放性能和燃油经济性。     

道路用中重型增压柴油机动力总成的瞬态行驶循环建模

用传统方法分析行驶循环燃油经济性时,运动学模型无法采集到增压空气处理系统中的瞬态差异。建立一维动力学性能仿真模型预测行驶循环燃油经济性,它包含了发动机和车辆模型的所有瞬态元素。令人感兴趣的瞬态技术是机械增压,其优点在于可改善增压响应,缩短达到最大扭矩的时间。评价了机械增压器离合器带来的好处。当前的美国6～8级商用车市场只采用涡轮增压柴油机。根据对车辆销售和二手卡车市场进行调查的结果,选择了3辆车和基本型动力总成。行驶循环的燃油经济性是仿真工作的主要输出。所有动力总成都符合美国环保署2010年排放法规要求。同时包括2种降低氮氧化物的方法：（1）仅采用高比例废气再循环,（2）采用低比例废气再循环＋选择性催化还原装置的后处理系统。在工作过程中开发了2种采用GT—Suite的新型建模方法。高水准的动力学模型对中央处理器性能强度的要求更高,但提供的输出不能用更快运行的稳态或运动学模型加以解释。机械增压配置对增压响应的改进体现在车辆性能的提高,而又不增加额定的功率／扭矩比。与基本型涡轮增压动力总成相比,机械增压应用不同水平的降速,既可提高车辆性能或燃油经济性,也可使两者同时得以改进。还评价了机械增压器的尺寸和布置方式（在串联增压配置中放在压气机之前或之后）,以及废气再循环回路的布置方式。在3辆车的应用中,均实现了燃油经济性的改善。     

涡轮增压系统优化与发动机开发的整合

车辆动力系统在提高功率、降低燃油耗和排放方面提出了越来越高的要求，使得整机在优化过程中外协件的集成化程度也越来越高。因此，废气涡轮增压器在未来动力系统方案中对降低二氧化碳排放起着重要的作用。原因是，一者能量转换机技术复杂；二者涡轮增压器对提高行驶性能和降低燃油耗具有巨大的影响力，而后者特别能迎合发动机缩缸强化的发展趋势。FEV公司与亚琛工业大学内燃机研究所进行了合作研究，介绍了一种在动力系统研发过程中通过不同工具和方法组合来研发和优化涡轮增压器的方法。     

日产汽车公司的1．2L直接喷射汽油机

日产汽车公司开发了1款新直接喷射汽油机，它应用了机械增压技术，排量为1．2L，配装于紧凑型乘用车后，在欧洲行驶循环下的二氧化碳排放量为95g／km，燃油经济性达到了现有混合动力车的水平。简单介绍了新发动机所采用的技术及改进措施。     

以同时降低燃油耗和排放为目的的两级增压系统研究

为降低重型柴油机的实际燃油耗和排放,对采用不同低压涡轮流量和进气控制策略的2种两级增压系统进行对比研究。结果表明,所选择的增压系统可在发动机宽广转速及负荷范围内获得更高的增压压力,如再结合较高的压缩比,就能在改善车辆实际行驶工况排放性能的同时,降低燃油消耗率。     

五十铃新型ELF柴油混合动力车

五十铃公司推出了第6代ELF车，与之前车型一样，仍采用混合动力，为ELF系列增添了新的阵容。新混合动力车以“领先时代的环保车”为开发理念，以优良的燃油经济性、洁净的排放、安全的混合动力系统和低维修成本为重点进行了开发。新型混合动力车同新型ELF柴油车一样，基本性能和功能均得到提升。     

乙基叔丁基醚或乙醇混合汽油对车辆性能及排放的影响

利用市售车辆和2套不同的燃料喷射系统（进气道喷射和直接喷射）,研究了7％乙基叔丁基醚（ETBE）混合汽油和39／6乙醇混合汽油对车辆行驶性能和排放的影响。发现使用ETBE或乙醇混合燃料后,车辆行驶性能略有下降,不过仍维持在可接受的水平。使用ETBE混合燃料,在装有缸内直喷发动机的车辆上,一氧化碳、总碳氢和氮氧化物排放均呈降低趋势,虽然这些车辆的排放都已达到极低的水平。由于研究中使用的车辆和燃料类型有限,因此仍需进一步研究,以获得有关乙醇或ETBE混合燃料的更全面结论。     

美国Peterbilt公司新型混合动力中型货车

Peterbilt公司引进了一种新型Peterbilt335型混合电动牵引车，用于拖车和饮料的区域配送。该混合电动牵引车使用Eaton电动混合动力系统，它借助电动马达弥补PACCAR PX-6发动机的扭矩不足，使区域运输的燃油经济性提高了25％。该系统将再生制动停机时产生的能量储存起来，然后用于车辆的加速。     

满足欧5排放标准的涡轮增压直喷汽油机催化剂起燃时间及减排研究

未来动力总成的开发目标是具有更好的燃油经济性。为了实现这一目标,在研发新车型时．发动机将更多地采用涡轮增压技术。涡轮增压发动机的动力性和燃油经济性较好,但排放性能欠佳．这是因为涡轮增压发动机冷起动时。由于涡轮响应滞后而会损失大量热能。因此．对于涡轮增压发动机。需要采用相应技术缩短催化剂起燃时间,以降低排放。尤其是配装涡轮增压发动机的车型按新欧洲行驶循环测试时,在城市低速循环起动阶段。其排放不能满足欧5标准要求。研究得出缩短催化剂起燃时间和降低排放的方法,使涡轮增压直喷汽油机满足欧5排放标准要求。进行全面的排放测试,如增加贵金属用量及载体的孔密度,缩短到催化剂的距离,以及采用二次空气系统等附加装置。通过这些独到的试验研究．使发动机逐步达到欧5排放标准。     

GE公司GEVO柴油机的开发

美国GE公司运输分部开发了一种新型柴油机以满足下一阶段的排放和燃油经济性要求。该型发动机的开发始于1998年,其包括GE公司现有发动机的最佳特性以及新发动机技术的最新发展。它将首先应用于自2005年起新造的符合美国环保局2级排放标准的内燃机车。GEVO12缸发动机在1050r／min下的标定功率达到3360kW,这相当于原来的一台7FDL16缸发动机所达到的功率水平。发动机的缸径为250mm,行程为320mm。这导致了采用约2．0MPa的较保守的平均有效压力。美国机车的2级排放标准较之0级和1级排放标准在降低NOx和颗粒物质排放方面具有特殊要求。为了达到NOx排放标准而对现有发动机作进一步调整势必造成燃油经济性的巨大损失。为此,GE公司运输分部正通过开发一种新型发动机来满足2级排放标准要求,新型发动机将不仅能满足排放要求,而且在燃油经济性方面较之现有发动机亦将有较大改进。发动机的性能开发包括燃烧模拟、系统模拟和优化。应用统计学方法对燃油喷射系统进行了优化设计以保证高效和可靠的运行。涡轮增压器设计采用了先进的空气动力学和结构模拟以获得高的效率和安全性。单缸机和多缸机的性能试验进一步改进了燃烧系统。采用一个严格的可靠性设计(DFR)程序对每个系统和部件的可靠性进行了评估。通过将尺寸和强度变量与整个环境范围内的工作应力进行比较,保证了关键零部件的可靠性。通过在高加速条件下进行广泛的耐久性试验,验证了发动机的可靠性。在2005年投入大规模生产之前,50台针对2级排放标准的机车将进行广泛的现场试验以进一步考察和改进发动机的可靠性。     

关于机械式增压器对商用车柴油机的适用性研究

用试验和数值分析方法,对1台商用车柴油机的增压系统进行了研究,该增压系统由1个机械式增压器和1个涡轮增压器组成。通过与涡轮增压器的组合,降低了系统中机械式增压器的机械损失。另外,发现优化的动力总成技术参数还可用于改善车辆的燃油经济性,同时,两级增压系统中的机械式增压器也提高了柴油机的低速扭矩。     

利用空档怠速控制系统提高燃油经济性

2004年,为了改善燃油经济性,日产公司推出了小型4缸1．5L汽油机HRl5DE和XTRONIC无级变速箱系列。日产公司也开发出空档怠速控制系统。通过更准确地控制前进离合器,以及对发动机和无级变速箱实施综合控制,该系统可以在车辆怠速条件下提高其燃油经济性。由此,日产公司的车辆相比日本2010年法规限值,改善了20％的燃油经济性。     

马自达公司Premacy氢能源混合动力车的租赁销售

2009年3月25日，马自达公司宣布开始“Premacy氢能源混合动力车”的租赁销售业务。该车配装了采用转子发动机（RE）的混合动力系统，大幅度提高了车辆性能。马自达公司是首家开始租赁销售氢能源混合动力车的汽车制造商，2009年中期开始向日本地方自治体及能源相关企业等用户供货。“Premacy氢能源混合动力车”是继“马自达RX-8氢能源RE车”之后，马自达公司第二种实现氢能源转子发动机车辆实用化的车型。     

2013年车用发动机排放控制回顾（上）

回顾了2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使效率明显提高。回顾了汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾了包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论了汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。上半部分介绍排放法规、燃油,以及发动机技术的发展情况。     

2013年车用发动机排放控制回顾（下）

回顾2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,这有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使发动机效率明显提高。回顾汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。下半部分介绍车用发动机排放控制技术的发展。     

配备无级变速器的新一代V6发动机

随着人们对全球变暖与二氧化碳问题日渐关注,即使从保护全球环境及市场需求角度考虑,制造商也应采取改善车用发动机燃油经济性和排放的措施。另一方面,现在的用户也崇尚“驾驶乐趣”。这些都对发动机性能及动力总成提出了更高要求。制造商们提出了采用混合动力系统等建议。配置大容量无级变速器（CVT）的方案可被采纳,且价格合理。介绍了采用高精度大容量CVT之后的发动机性能,以及为应用CVT实现“驾驶乐趣”所采取的措施。     

增压柴油机加速过程炭烟排放的仿真研究

增压柴油机在加速过程中存在炭烟排放恶化的现象,采用可变截面涡轮增压器,通过改变增压器开度可以有效的改善炭烟排放,本文利用WAVE软件,在稳态计算结果的基础上,对柴油机定扭矩加速过程进行仿真,研究其炭烟排放规律并优化加速过程中VGT控制规律,以改善炭烟排放,降低燃油消耗率.     

动力总成冷却系统的技术开发

日益收紧的排放标准与提高燃油经济性的要求是动力总成冷却系统进行创新的主要驱动力。为了改善发动机热管理系统和热交换器的可靠性，Visteon公司采用先进的冷却技术满足了车用发动机冷却系统日益复杂而又苛刻的要求。