汽油机的低燃油耗技术

混合动力技术对降低车辆的燃油耗和CO2发挥了巨大作用。混合动力发动机上采用阿特金森循环、冷却废气再循环（EGR）、电控水泵,以及低摩擦技术均有利于提高热效率（或降低燃油耗）。这些实用技术今后也有望应用于常规发动机中。介绍了提高发动机热效率的具体途径及未来发展趋势,着重论述了高热效率（ESTEC）技术在混合动力发动机、常规发动机,以及增压发动机上的具体应用。     

高热效率的低燃油耗技术ESTEC

混合动力车上市距今已近20年,这一技术为全球CO2减排作出了重大贡献。众多研究都致力于使混合动力发动机达到最低燃油耗(即最高热效率),可通过控制发动机运行区域达到这一要求。同时,考虑到气候变化和能源问题,关注常规车型的低燃油耗研究进展也同样重要。采用高压缩比的阿特金森循环是提高混合动力发动机热效率的常用方法,但缺点是会造成发动机扭矩下降。相比混合动力发动机,常规发动机的低负荷工况热效率更加重要,因此必须克服上述问题。介绍具有高热效率的低燃油耗技术ESTEC,叙述其实现高热效率的途径,以及将该技术用于常规发动机的具体方法。     

丰田汽车公司在非混合动力ESTEC发动机上实现阿特金森循环

<正>丰田汽车公司开发了应用阿特金森循环的非混合动力ESTEC发动机。具有高压缩比的阿特金森循环是混合动力车用发动机提高热效率的常用技术。采用高压缩比的缺点是发动机的扭矩会降低,在混合动力车中,电动机转矩补偿了发动机扭矩的降低。然而,低负荷区的热效率对传统发动机来说更加重要。新型1.3LESTEC直列4缸汽油机(1NR-FKE)具有优异的热效率和燃油经济性,其输出功率达到73kW,具有高达38%的热效率,与混合动力发动机的水平相当。此外,在低     

汽油发动机润滑系统试验研究

发动机润滑系统的设计会影响发动机的燃油经济性,主要介绍了某自主研发42.1％热效率发动机润滑系统设计思路.通过试验研究了润滑系统机油流量,对比分析了不同设计方案对发动机润滑系统的影响以及对发动机倒拖摩擦功的影响.研究表明,通过使用全可变机油泵、低黏度发动机油、油道节流孔、低张力活塞环、合理的机油加注量等方式,能够降低整...     

较高压缩比对柴油机性能影响的研究

为了提高发动机的有效热效率,必须尽量减少各种损失,例如理论热效率中的冷却损失和摩擦损失。然而,除了减少各种损失外还必须提高理论热效率。在努力提高商用车用大型柴油机有效热效率的工作中,重点研究关注了影响发动机理论热效率的2个重要因素:压缩比和比热比。根据这2个因素所起的作用而进行理论热力学循环分析,预计将压缩比从基本发动机的17提高到26,并增加比热比,使理论热效率得到显著的提高。利用1台单缸发动机研究了上述2个因素对指示热效率和有效热效率的影响。通过改变燃烧室容积来改变几何压缩比,通过外部供气系统调节过量空气和EGR率来控制缸内气体的比热比。由初步理论分析得知,理论热效率可提高8%(较高压缩比和较高比热比相结合时),指示热效率和有效热效率分别可提高6%和4%。     

发动机指示热效率的几种定义方法和计算分析

基于热力学第二定律提出了发动机指示热效率的几种定义方法进行了计算，说明了各种指示热效率伍在分析缸内工作过程中的作用及发动机运行参数变化的影响。     

预混合式天然气/柴油双燃料发动机若干问题的分析与探讨

天然气／柴油双燃料发动机是目前柴油机燃用清洁气体燃料的技术方案之一。通过对气质影响、替代率、动力性、热效率、燃料经济性、排放及噪声等问题的研究和探讨，提出了双燃料发动机进一步发展的意见和建议。     

大缸径天然气发动机几何压缩比与米勒度协同优化

利用GT-Power建立了某大缸径天然气发动机的一维热力学循环仿真模型,用原机台架试验数据标定,使仿真模型计算准确后,研究了发动机设计参数几何压缩比以及米勒度对发动机性能的影响.以提高发动机热效率和降低排气温度为目标,利用神经网络建模与遗传算法对发动机设计与控制参数进行协同优化.优化结果表明,在保证发动机扭矩输出的条件下,通过对几何压缩比与米勒度的协同优化可以提高指示热效率,降低排气温度,改善发动机性能.     

氩氧氛围下天然气发动机的燃烧特性研究

为提高内燃机热效率,将发动机进气由空气替换为氩氧混合气,试验研究了过量氧气系数、氩气比例、点火正时对发动机指示热效率、平均指示压力(IMEP)及燃烧循环变动的影响.试验结果表明:在过量氧气系数为1时,直接用79％氩气比例的氩氧混合气代替空气可使发动机的指示热效率从36.9％提高到43.0％,平均指示压力从0.81 MP...     

掺烧LPG对直喷式柴油机性能的影响

提出一种柴油机混合燃用LPG的新方式,即LPG/柴油混合喷射方式。分析了不同LPG质量掺混比对发动机热效率、排放特性和燃烧特性的影响。试验结果表明,LPG掺混比较小时,可以改善发动机的热效率;掺混比较大时,烟度和NO_x排放大幅降低,平均有效压力较高时CO排放也有所降低,HC略有升高;LPG混入柴油中对发动机燃烧特性也有显著影响。     

发动机冷却风扇类型及故障检修

风扇作为发动机冷却系统中的一个重要部件,其工作的好坏不但直接影响到散热器的散热效率,而且影响到发动机的正常使用和可靠性.本文就汽车常用风扇类型、工作原理及故障检修作一简要介绍.     

丰田公司混合动力车用新款直列4 缸1. 8 L ESTEC 2ZR-FXE汽油机

第四代Prius 车用的发动机沿用了第三代车用2ZR FXE 发动机的基本结构,并采用了各种改进措施来提高燃油效率。被称作ESTEC 2ZR FXE 的新发动机,在降低摩擦的同时,采用了各种提高燃油效率的技术来改善燃烧特性、减少爆燃、优化热管理。由于采用了这种注重细节的方法来提高燃油效率,使得ESTEC 2ZR FXE 发动机成为世界上首款最高热效率达到40%的汽油机。介绍此款发动机采用的提高燃油效率的技术。     

基于冷却 EGR和压缩比的增压汽油机燃油经济性优化

通过冷却EGR结合高几何压缩比的方式来改善发动机热效率,利用GT‐Power软件建立并标定了发动机热力学循环仿真模型,预测了带外部冷却EGR系统的进气道喷射发动机提高压缩比后的性能。提出了一种考虑EGR影响的爆震预测方法,并进行了试验验证,通过神经网络结合遗传算法及一维热力学模型对冷却 EGR发动机的几何压缩比进行了预测优化。结果表明,提高压缩比后可以在基本不损失外特性扭矩输出的前提下进一步提高发动机的热效率。     

传统发动机效率体系的全面质疑

基于传统发动机固有缺陷的重大发现:致使传统发动机效率不高的根本原因主要在于机械转换损失(见附件一),而机械转换损失则是曲轴连杆机构构成的固有缺陷,那么作为非曲轴连杆机构发动机则拥有巨大的热效率提高潜力,并在探索热效率的机理中,不仅发现了奥托理论热效率明显小于真实的指示热效率,而作为实际循环的指示热效率本应还低于理论循环2%左右的热损失,还发现作为传统发动机效率根基的卡诺循环热效率并不适用奥托理论热效率,因为卡诺循环热效率的温度热源完全与奥托理论热效率的压缩比无关,既没有符合性也没有相关性。如果卡诺循环热效率不适用奥托理论热效率,那么建立在卡诺循环热效率基础之上的奥托理论热效率就是错误的。因此,传统发动机的整个效率体系将会面临全线崩塌的尴尬境地。     

进气道喷水对氩气循环氢燃料发动机热效率与动力边界拓展的影响研究

针对氩气循环氢燃料发动机工质比热容比高，会引起异常燃烧现象，从而限制其热效率提升效果的问题，通过仿真和试验分析了进气道喷水对氩气循环氢燃料发动机的热力学参数和爆震的影响，并通过结合缸内直喷和进气增压，联合优化点火策略、喷射策略以及喷水策略，最终获得了最高62.41%的指示热效率（总指示热效率58.62%）。     

汽油机掺烧甲醇裂解气试验研究

在1台电喷汽油机上进行了掺烧甲醇裂解气试验研究,设计了甲醇裂解系统,利用发动机高温排气裂解甲醇,并将裂解气送入气缸燃烧,研究了掺烧甲醇裂解气对发动机经济性和动力性的影响.试验结果表明:在管式裂解器中,甲醇裂解的主要产物是H2和CO,体积分数分别为60.7%~64.8%,19.1%~23.1%;汽油掺烧甲醇裂解气会导致发动机输出扭矩降低,发动机当量燃料消耗率下降,热效率增加,甲醇替代比为20%时,不同负荷下当量燃料消耗率均下降6%以上,最大可降低8.8%,有效热效率由原机32.47%提高到35.57%;原机和掺烧裂解气发动机的有效热效率均随过量空气系数的增加而增加,相同过量空气系数条件下,掺烧裂解气发动机热效率比原机高.     

电子增压器对增压米勒循环汽油机性能影响的试验研究

为提高发动机有效热效率和动力响应性,在一台三缸增压米勒循环汽油机上,研究了电子增压器对发动机经济性和动力响应性的影响。结果表明:经济性方面,电子增压器能显著提高发动机低转速大负荷时的低压废气再循环引入能力,发动机在2 000 r/min、平均有效压力为1.4 MPa时低压最大EGR率从15%提升到25%,实现了39.5%的有效热效率。从能量平衡角度分析,热效率提升的主要因素是传热损失、排气损失和未燃HC损失的减少。动力响应性方面,发动机在1 500 r/min时,电子增压器的接入显著提高了发动机增压阶段的压力升高率,瞬态响应时间缩短了58%;同时,电子增压器起到发动机功率放大器的作用,消耗3 kW的电耗使发动机功率增加12 kW。     

高负荷下应用米勒循环提升高压比汽油机热效率机理研究

对高负荷工况下应用进气阀早关(EIVC)或者迟关(LIVC)技术实现的米勒循环进行仿真计算,基于热力学第一定律比较分析两者改善高压缩比增压直喷汽油机热效率的机理。结果表明:几何压缩比的增加提高了发动机的理论热效率,但由于高负荷时的爆震限制使油耗恶化了1.9%;米勒循环的应用可以有效降低爆震倾向,与原发动机相比,采用EIVC与LIVC策略燃油经济性的分别提升2.4%和3.0%;对比分析EIVC与LIVC对汽油机热效率的影响发现,LIVC策略能使燃烧相位更加优化、缸内燃烧更为充分,使得其燃油改善效果好于EIVC策略。     

超高的热效率

正奇瑞官方称,这款E4T15B的发动机热效率达到了37.1%,这一指标甚至已经接近了上一代普锐斯的内燃机热效率指标,这一数值确实优异。除了这个亮点以外,这款发动机还采用了多项技术,如双VVT、正时静音链及液压挺柱、小型化涡轮增压等,通过这些技术来增强驾驶者的驾驶快感     

喷油参数对双燃料发动机燃烧与排放的影响

为了进一步解决柴油/天然气双燃料发动机中CH4 和CO 排放较高以及热效率较低的问题,在1台6缸发动机上进行了柴油喷油正时和喷油压力对燃烧和排放特性影响的试验。