柴油机小型化

发动机小型化是一种趋势,在汽油机上已被广泛实施。柴油机研究人员在这方面已迈出了第1步,当然,在降低燃油耗和废气排放之间存在着尖锐的目标冲突,这已被成本核算所证实。Daimler汽车公司概略地阐述了柴油机小型化的可能性,但同时也面临挑战。     

Mahle公司作为技术示范的小型化发动机——方案、设计和结构

发动机小型化是指减小排量和增压相结合。它使得汽油机完全有可能在获得良好行驶动力性能的同时降低燃油耗和CO2排放量。为了展示创新发动机小型化方案的可能性及其核心技术,Mahle公司开发出一台独具特色的发动机。该发动机排量1．2L,其全负荷性能指标使小型化效果达50％,同时具有将新欧洲行驶循环燃油耗和CO2排放量降低30％的潜力。     

Volvo汽车公司的新型模块化发动机平台

2013年秋季，Volvo汽车公司将一种可全球使用的全新4缸发动机系列及结构型式投放市场。该系列中的汽油机和柴油机具有相同的缸心距、缸径和行程，它们的共同特点是明显的小型化、进一步的模块化、高升功率和低燃油耗。以往，Volvo公司采用4缸、5缸、6缸和8缸发动机，现在4缸以上机型已基本被取消。     

将内燃机摩擦减小到最低程度

降低摩擦为汽油机和柴油机进一步降低燃油耗和CO2排放提供了巨大的潜力。Daimler公司通过对实际案例的分析评价，得出最为有效的技术措施。     

用于废气再循环汽油机的双线圈点火系统

摘要：未来,高增压汽油机对点火能量的要求不断提高,由于废气再循环（EGR）在汽油机上变得越来越重要,因此,这种趋势变得更为强烈。BorgWarner公司开发了一种新型双线圈点火系统,可明显改善汽油机对EGR的相容性,这是发动机在较高EGR率和动态运行状态下稳定运行的重要前提条件,能够进一步降低燃油耗。     

Hyundai公司新一代1．8L汽油机

Hyundai公司开发出1款新型1．8L汽油机,以替代紧凑型及中型轿车上的老机型。该汽油机首次被配装在2011年亮相北美市场的Hyundai公司新款Elantra汽车上。通过应用双连续可变气门正时系统,以及能获得中、低速大扭矩和高速大功率的两级可变进气系统,这一新机型实现了高动力性能和低燃油耗。此外,优化了下部结构件和进气系统零部件,与此同时,也十分重视减轻部件质量,以降低噪声水平。该汽油机符合美国特超低排放车和欧5排放法规。简要介绍了新一代1．8L直列4缸汽油机（Nu汽油机）,以及为提高动力性能、减少燃油耗、降低排放和振动噪声而采取的各种相关技术。     

混合废气再循环在直接喷射汽油机上的应用

混合废气再循环系统是指将高压-废气再循环与低压-废气再循环组合在一起。正如Borg-Warner公司所指出的那样,这种众所周知的柴油机技术也能应用于汽油机,以降低整个特性曲线范围内的燃油耗和废气排放。     

采用进、排气门正时控制系统的新1．6L4缸直接喷射涡轮增压汽油机的开发

介绍一种采用汽油直接喷射系统和双连续可变气门正时控制系统的新1．6L4缸涡轮增压汽油机。较高的环境性能要求迫使汽油机必需进一步提高效率。同时,改善动力性能对于增强车型的竞争力及市场的认知度十分重要。为了满足上述要求,开发了一种1．6L直接喷射涡轮增压汽油机。通过采用多种减摩技术,该机型达到了与2．5L自然吸气汽油机相同的高动力性能,而且其较低的燃油耗可与排量较小的汽油机相媲关。此外,该汽油机达到了美国低排放车第2阶段一超低排放车和欧5排放法规要求的低尾气排放性能。该汽油机已被命名为MR16DDT,第1款配装MR16DDT汽油机的车型是Juke。详细介绍了该款新型汽油机采用的各项技术。     

小型化发动机用新型罗茨增压器

汽车制造商不断致力于进一步降低发动机的燃油耗和二氧化碳排放,在这方面的重要举措是采用较小排量但具有较高升功率的小型化发动机。Eaton公司专门为这一用途开发了在低转速区域具有高效率的新一代罗茨增压器。     

小型4缸汽油机系列的设计和升级改进（第2部分）

BMW公司和PSA公司合作开发成功一种1．4～1．6L的小型汽油机系列。这种先进的汽油机系列除了采用全可变气门机构、双涡道增压器、可调式机油泵和冷却水泵之外，还进一步改善了燃烧过程，减少了泵吸损失，降低了曲柄连杆机构和配气机构中的摩擦功率，同时不断地挖掘减少摩擦损失的潜力，使得所有机型的扭矩特性曲线更为丰满，燃油耗显著降低。2010年又进行了升级改进设计，在改善动力性能的同时，其燃油耗和排放大幅度降低，令世人所瞩目。这种集成了当代最先进技术的汽油机系列堪称同类型汽油机的典范，其在设计和升级改进方面的成功经验值得国内同行借鉴。     

连续可变气门升程汽油机的管理系统

连续可变气门升程汽油机可按发动机转速优化气门升程和凸轮相位,以减小泵气损失,改善燃油耗和提高最大扭矩。为低燃油耗高功率发动机开发了一种能兼顾驱动性和低排放的新型控制系统。通过选用主从控制的新颖吸入空气管理系统可达到较低的燃油耗和良好的驱动性。为控制怠速,设计了新的、具有协同控制的二自由度滑模算法的控制器。该控制器可改善怠速稳定性,实现较低的怠速转速。为减少冷起动工况下的排放,开发了I—P控制与滑模控制算法相结合的点火定时控制系统。这样可使发动机转速平稳地达到目标值并促进催化转化器的激活。为减小各气缸间空燃比不一致的影响,利用具有扩展乎d调制算法的滑模控制机理,设计了一种新的优化控制器。通过将此控制器用于二次氧反馈,可精确控制催化器后氧传感器的输出,改善催化转化效率。利用这些新技术,可同时实现低的排放和好的驱动性,而不影响连续可变气门升程发动机独特的低燃油耗和高输出的优势。     

应对高排气温度的小型高性能涡轮增压器的研制

世界各国的排放法规和燃油耗法规促使轿车发动机的外形尺寸设计得越来越小，单位排量的输出功率越来越大。涡轮增压器是发动机实现小型化和高功率化的有效装置，需求量日益增加，技术要求也越来越高。特别是汽油机，由于燃烧效率的提高，排气温度有上升的趋势。研制能应对高排气温度的涡轮增压器已成为当务之急。三菱重工研制了适用于全球最高排气温度1050℃的小型高性能涡轮增压器，并开始交付配套用户。     

降低发动机摩擦的轴承技术

当前,禁止在内燃机零部件上使用铅作为合金元素的法规业已实施,并且,由于普遍应用混合动力、发动机小型化、低黏度机油、起动一停车系统等新技术来降低发动机的燃油耗及排放,曲轴轴承的工作环境变得更加苛刻。针对曲轴轴承工作环境的变化,着重叙述在实现发动机高功率、小型化及降低摩擦损失等方面开展的摩擦学研究,介绍轴承材料研发及其设计理念的创新与成果．也对在曲轴轴承上应用的新型表面处理工艺及减摩技术进行评价。     

三菱汽车公司降低燃油耗的新技术

以三菱汽车公司在RVR车及GalantFortis车上配装的4儿0型1．8I。直列4缸汽油机为例,介绍该机型所采用的新型三菱可变气门正时控制系统（MIVEC）,以及自动怠速起停（AS＆G）系统．采用这些新技术的目的是降低车辆的燃油耗。在日本JC08工况下,上述车型的燃油经济性可改善13％～15％;在10-15工况下,燃油经济性约改善12％。新型M1VEC的特点在于可通过单一机构的机械联动,同时连续改变气门升程、气门开启持续期（作用角）,以及气门开启和关闭正时（相位）,以实现所期望的气门控制功能。如在低负荷时。可使进气门早关．以降低泵气损失;而在高负荷时,使进气门升程及开启角最大,以延迟进、排气凸轮相位,通过延迟关闭进气门来降低泵气损失。AS＆G系统可在,临时停车的情况下自动停止汽油机的运转,以降低燃油耗。     

排量减小50％、效率提高30％的直接喷射汽油机

Mahle公司对内燃机缩缸强化的潜力进行了研究,并于2007年作为一种新技术推出1款3缸1．2L直接喷射汽油机。当然,这种当时新开发的示范性机型尚无法为其开发目标值提供佐证。然而,这种3缸直接喷射增压汽油机达到了比2．4L自然吸气汽油机更好的全负荷特性指标,在保持功率特性的同时,使新欧洲行驶循环的燃油耗和二氧化碳排放降低了30％以上。     

未来车用动力总成的发展动向

内燃机的发展史已证实：内燃机具有巨大的发展潜力,能持续不断地降低有害物排放、燃油耗和噪声。但是,立法者在不断收紧排放限值,并要求截至2020年逐步把二氧化碳排放限值降至95g／km。这与当今欧洲履行的义务相比,车队的平均燃油耗相当于要降低27％。FEV公司的Pisch—ingerS教授认为：不显著提高动力总成效率,这一目标是不可能达到的。     

第3代IS轿车用的混合动力装置

Lexus轿车工程师为第3代IS轿车系列开发了第1代IS系列混合动力装置。这一全混合驱动系统配有1台功率105kW的紧凑型液体冷却电动机，l台全新开发的外形尺寸为2494cm^2的2．5L4缸阿特金森循环汽油机，功率133kW，压缩比为13．1。此外，结合采用优化的进气道几何截面和燃烧室几何截面、摩擦降低的活塞环，以及最新一代D-4S喷油技术，降低了燃油耗。     

小型4缸汽油机系列的设计和升级改进（第1部分）

在BMW公司的主持下，BMW公司和PSA公司合作开发了一种小型汽油机系列，这一系列具有进气道喷射自然吸气和缸内直接喷射增压2种机型。这是合作双方在降低二氧化碳排放方面迈出的关键一步。这种先进的小型汽油机系列在同等级排量的汽油机上首次应用了全可变气门机构（配气相位和气门升程调节）、体积流量可调的机油泵和可脱开的机械传动冷却水泵，并将双涡道增压器与缸内直接喷射相结合，同时充分挖掘了减少摩擦损失的潜力，以降低摩擦功率，使得所有机型的扭矩特性曲线更为丰满，燃油耗显著降低。自2006年起，这一技术被应用于BMW公司的Mini轿车，以及PSA集团Peugeot和Citroen的所有车型，2010年又进行了升级改进设计，在改善动力性能的同时，燃油耗和排放大幅度降低，令世人所瞩目。这种集成了当代最先进技术的汽油机系列堪称同类型汽油机的典范，其在设计和升级改进方面的成功经验值得国内同行借鉴。     

采用全可变气门机构的BMW公司V8双涡轮增压直接喷射汽油机

2012年6月,BMW公司将采用双涡轮增压技术的新型V8汽油机推向市场,该发动机采用汽油缸内直接喷射、Valvetronic全可变气门机构和双涡轮增压等先进技术,其主要开发目标是明显降低燃油耗和适度提高功率,同时推出4．0L机型,并且与BMWM公司采用相同基础发动机的新型BMWM5直接喷射汽油机具有较高的零部件通用率。新型V8汽油机首次同时配装于BMW公司新型6系GranCoup6轿车、5系GranTurismo轿车,以及6系和改进版7系轿车。     

降低汽车燃油耗的摩擦学技术

降低发动机燃油耗和减少二氧化碳排放是满足日趋严格的排放法规要求的必经之路。针对降低发动机燃油耗的课题,以发动机周边零部件为中心,着重介绍丰田汽车公司开展的摩擦学相关研究。就利用摩擦学技术降低燃油耗的具体方法,阐述了在优化气缸内圆面（工作表面）、改进活塞组件、优化气门机构及曲轴轴承等方面采用的新技术和新工艺,评价了上述技术措施对降低燃油耗及二氧化碳排放的效果。同时指出,即便是当代先进的内燃机。在利用摩擦学技术与手段优化其内部摩擦及降低燃油耗方面．仍具有很大的发展潜力。