缩缸强化涡轮增压汽油机废气再循环系统的研究

介绍有关涡轮增压汽油机冷却废气再循环(EGR)系统的研究,旨在改善车辆的燃油经济性。近年来,提高压缩比和缩缸强化的策略已被视为是改善涡轮增压汽油机燃油效率的有效途径。在高负荷工况下,尤其在涡轮增压区域,改善燃油经济性特别重要。改善这一区域燃油经济性的关键是抑制爆燃、降低排气温度和增大比热比。冷却EGR系统方案包括低压回路EGR(LP-EGR)、高压回路EGR(HP-EGR),以及其他系统。基于以下理由选用LP-EGR系统:在相对较高的涡轮增压条件下,发动机低转速时可供给足够的再循环废气。为抑制爆燃,清除再循环废气中的氮氧化物非常重要,这意味着要从催化转化器下游抽取再循环废气。另一方面,为了表征LP-EGR系统的较小压差和较长EGR回路,必须应用更加精细的EGR率控制。EGR气流基于EGR阀的压差形成,而压差随空气流率改变,所以,可以用不变的EGR阀开度保持EGR率。虽然这一原理只能用于稳态工况,但已开发一种新的修正控制,通过在排气管取样点上获得的EGR废气压力,并考虑其滞后效应,即使在瞬态工况下也可保持稳定的EGR率。试验结果表明,在涡轮增压状态下,用LP-EGR可使燃油经济性改善达5%,还能降低排气温度。     

低压废气再循环对阿特金森汽油机性能影响的试验研究

基于一台带有低压废气再循环（LP-EGR）系统的2.0 L自然吸气阿特金森（Atkinson）汽油机开展了不同废气再循环（EGR）率以及EGR与可变气门正时（VVT）耦合对发动机性能影响的试验研究。结果表明：LP-EGR可以抑制爆震，降低泵气损失，提高汽油机热效率，并减少NOx排放；在该发动机最高热效率点，设置27%的EGR率可使有效燃油消耗率改善7.4%；在中负荷工况点，随着EGR率的提高，燃烧稳定性逐渐变差，有效燃油消耗率先变好后变差；在外特性工况点，通入再循环废气导致充气效率下降，动力性下降。此外，研究发现，VVT与EGR对阿特金森汽油机燃油消耗率的影响存在耦合效应。     

车用汽油机技术动态回顾

近年来,世界各国正在进一步收紧制定改善汽车燃油经济性及废气排放法规的限值。汽油机技术研发的重点主要在高效率、低排放技术的开发与应用上,各生产商之间存在激烈的竞争关系。各生产商采用高压缩比、涡轮增压、进气道燃油喷射与缸内直喷技术,通过降低机械阻力以改善热效率。目前,采用稳定稀燃技术的新型汽油机相继投放市场。以2018年发布的新款汽油机及相关研发成果为例,介绍了车用汽油机的市场发展趋势与技术研发动向。     

产品信息

福特公司推出了新型汽油机近日 ,福特公司在其Ｆｕｓｉｏｎ概念车上采用了自行研制的小型涡轮增压直喷火花点火发动机 ,将柴油机的直喷原理成功地运用到小型汽油机上 ,将经济性和动力性结合在一起。该机排量为 1.1Ｌ 3缸 ,可输出 82ｋＷ的功率和 16 0Ｎ·ｍ的扭矩 ;采用小型涡轮增压器和可变凸轮轴正时 ,既具有大排量发动机的动力性 ,又有极好的燃油经济性。与同功率标准 4缸汽油机相比 ,燃油消耗率下降 15 %。达到欧Ⅳ排放标准的天然气发动机据康明斯—西港公司 (系美国康明斯发动机公司与加拿大西港创新技术有限公司联合成立的合资公司 )…     

日产可变压缩比发动机

“可变压缩比的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在增压发动机中,为了防止爆震,其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低, 使燃油经济性下降     

重型车辆涡轮增压柴油机的研制——为获得良好的燃油经济性

本文介绍了在载重卡车的增压柴油机上既要获得良好的燃油经济性,又要具有极好的驱动能力的一些技术解决方法和研制过程。 为获得良好的燃油经济性,首先要考虑怎样减少发动机本身的摩擦损失,同时又要保持所要求的马力和扭矩特性。高增压的小型发动机具有这种可能性,但它又有一些严重的缺点。 最近研制了一台新型的较高增压、中冷柴油机。在这台发动机上采用了许多新技术,如发动机工作客积的最佳化;可变控制的惯性进气系统,带有超后弯叶轮增压器;电子控制的燃油喷射定时器(电子定时控制)以及闸门式排气制动系统等等。 新近研制的卡车安装了这种发动机,该发动机的燃油经济性比原来发动机提高20～30％。 为获得柴油机良好的燃油经济性,新研制的较高增压小型涡轮增压发动机带有一个空气——空气式中冷器和一个电子定时控制的燃油喷射装置。它主要是通过减少自身摩擦损失来获得良好的燃油经济性。 这种发动机的燃烧系统是以日野微混合系统(HMMS)为基础的,这种系统的燃烧周期非常短,这是由于气缸内空气的高紊流能量促进了燃油微粒与空气的混合。同时,在这台发动机上还采用了可变控制的惯性进气系统,带有超后弯叶轮的涡轮增压器以及闸门式排气制动系统等等。本论文阐述了这个基本设计方案及其细节。     

小排量汽油机增压升级节油潜力的研究与分析

某1.0L自然吸气汽油机增压升级后,发动机的有效燃油消耗率比原机高,引起了对汽油机增压升级后节油机理的疑义。利用GT-Drive平台搭建模型模拟同一车型分别搭载该1.0L增压样机与1.3L自然吸气式汽油机的燃油消耗,并分析不同使用工况下整车的节油潜力。结果表明,与搭载1.3L自然吸气式发动机相比,搭载该1.0L增压发动机在保持整车动力性不变的条件下,整车油耗平均下降5.18%。同时,通过分析排气背压对节油潜力的影响,提出了增压样机进一步节油的改进措施。     

涡轮增压器与排放控制

增压技术是提高发动机输出功率,改善燃油经济性,节约能源的一项有效措施。涡轮增压器是利用发动机的排气能量驱动,而不消耗本身的功率,因此有助于提高发动机的经济性,另外涡轮增压器还可降低发动机的噪声及废气中的有害成份。目前,增压技术在发动机上得到了普遍的应用,单机功率从35kW～3500kW的各种用途的柴油机上大都采用了增压技术。国外小缸径的轿车发动机以及汽油机也在日益增多地采用涡轮增压技术。由于世界各国的环保法     

小排量直喷增压汽油机喷水技术应用研究

汽油机喷水技术通过向燃烧室内喷水降低发动机爆震倾向,降低燃油消耗并改善排放,近年来逐渐成为新研究热点。首先对喷水器的喷雾特性进行了试验研究,并利用CFD仿真分析方法在某1.5 L直喷涡轮增压发动机上设计了进气道喷水方案,最后开展了3 000 r/min@1.4 MPa和5 500 r/min WOT工况下的台架试验研究。研究结果表明:汽油机采用喷水技术可以有效抑制爆震,改善燃油经济性。在高速大负荷工况,喷水可取代燃油加浓策略来降低排气温度,实现当量比燃烧。     

兼顾驾驶愉悦性与环保性能的清洁型柴油机

为了满足改善汽车燃油经济性和降低汽车废气排放的要求,稀燃、涡轮增压、小型化及混合动力等汽油机技术的应用得到推广。同时,对于柴油机而言,高性能喷油系统及排气后处理系统等技术均存在成本偏高的问题。马自达公司推出Skyactiv-D 2.2L清洁型柴油机,不仅能使车辆具备高热效率和良好的燃油经济性,还能兼顾驾驶愉悦性和优异的排放性能。     

一种小型风冷汽油机高原功率恢复试验研究

汽油机在高原地区运行时，动力性，经济性及排放性能大幅下降，对有特殊功用的某小型汽油机进行了高原恢复功率的研究，主要采取了提高压缩比，改变点火提前角及采用进气脉冲增压技术,从试验中可以看出，该发动机在采用最佳压缩比，最佳点火提前角的前提下，采用进气脉冲增压技术措施可以提高发动机功率，降低排气温度，并可恢复功率50．7％。     

电磁气门的设计和开发

“电磁气门是汽油机凸轮轴气门传动机构革命性产品,天合、西门子·威迪欧等公司都在研究开发。电磁气门可取代凸轮轴、气门挺杆、摇臂、气门弹簧、挺杆等运动部件,可实现气门正时,提高发动机燃油经济性,减轻重量。没有火花点燃式汽油机节气和泵气损失。电磁气门并且可与缩小排量、EGR、涡轮增压、汽油直喷、气缸切断等集成在一起,发展前途明显     

米勒循环对增压汽油机部分负荷影响的试验研究

基于一台3.0L排量的增压汽油机,通过更改凸轮型线和提高压缩比,研究了米勒循环对部分负荷泵气损失和燃油经济性的影响.试验结果表明:进气门晚关策略对米勒循环泵气损失的改善范围为平均有效压力低于0.6MPa,而平均有效压力高于0.6MPa时,需要将进气门关闭时刻接近进气下止点,提高充气效率来保证缸内足够的进气量;进气门晚关结合有效膨胀比的提高,两者共同改善了平均有效压力低于0.6 M Pa时的燃油经济性,而平均有效压力为0.6~0.8MPa时,燃油经济性的改善主要归功于有效膨胀比的提高,平均有效压力高于0.8MPa时,米勒循环的燃油经济性出现了恶化.     

电控燃油喷射单缸5气门汽油机

将1台普通2气门CA1102Q单缸试验汽油机改造为电控喷油式双顶置凸轮轴5气门汽油机，进气道设计为3个并列独立的气道，单孔喷油器安装在中间气道，在进气通道上布置几个进气控制阀控制进气强度。采用可变进气歧管与进气道相连接。试验结果表明，发动机的怠速排放、动力性以及燃油经济性都得到了显著的改善。     

萨博(Saab)公司的汽油机燃烧控制(SCC)概念(上)

萨博汽车公司推出的萨博燃烧控制(SCC)汽油机概念与萨博可变压缩比(SVC)汽油机概念一样，两者都着眼于改善燃油经济性，同时又能够满足未来严格的排放法规。     

电控汽油机提高经济性排放性的途径

本文提出了电控汽油机提高燃油经济性，降低排放的三种措施，并介绍了各种措施的一些具体要求及实施手段，为车用电控汽油机进一步提高燃油经济性，降低排放提供了途径。     

车用重型柴油机二级增压系统模拟及试验研究

针对某车用重型柴油机进行了二级增压系统匹配研究,根据产品开发目标要求选择了高、低二级增压器。采用GT-Power软件建立了二级增压柴油机仿真模型,并对柴油机外特性稳态工况性能进行了模拟计算,分析了二级增压系统能量分配对柴油机性能的影响规律。建立了二级增压柴油机测试平台,并进行了外特性、万有特性及排放特性试验。模拟及试验结果表明,二级增压系统可以大幅提高柴油机低速扭矩,改善燃油经济性,拓宽柴油机燃油经济性运行区域,大幅降低柴油机PM排放。     

电控可调涡轮增压天然气发动机开发

将一台CA488汽油机改造为电控可调涡轮增压天然气发动机。该发动机采用了电控多点燃气顺序喷射技术、电控高能点火技术、可调喷嘴涡轮增压技术及中冷技术。试验研究表明，采用可调喷嘴涡轮增压技术可提高发动机的进气量，优化增压器在全工况范围内与发动机的匹配，大幅度提高发动机的动力性与经济性：增压后天然气发动机的最大功率与原汽油机相当，低速转矩特性明显改善，同时发动机使用经济性也得到提高。     

日本的柴油机技术

本文结合日本国内道路、交通和排放法规，侧重于与欧美不同的方面，介绍了日本现代车用柴油机技术。阐述了为提高功率、改善燃油经济性、降低噪声和降低排放所采用的增压和中冷、共靶式燃油喷射、电子控制、EGR和改进燃烧等技术的现状与发展趋势。     

轿车发动机的发展趋势

本文介绍了轿车用四冲程汽油机和柴油机采用的燃油喷射、增压及微电子控制等新技术,以改善发动机的功率、排放和油耗。