4缸柴油机停缸仿真及试验研究

采用停缸技术对小型4缸柴油机的燃油消耗率和排放进行了仿真和试验研究。利用GT-Power建立模型并模拟了停缸位置对燃油消耗率的影响,结合传热损失等因素确定了试验停缸位置。在断油式停缸和断油断气式停缸模式下进行试验和燃烧分析。试验结果表明:停缸后缸内等容度降低;断油式停缸后燃油消耗率和NOx增大但炭烟减少;断油断气式停缸后部分试验点燃油消耗率降低,但NOx和炭烟排放增加。     

柴油机停缸的分析和试验评估

为了了解停缸对改善燃油经济性和排放的潜力，在1 台6 缸柴油机上进行停缸分析和试验评估。目前，对点燃式发动机的停缸收益已经有很多研究，但在柴油机应用方面的研究几乎没有。在低负荷、稳态工况下评估了分析机型，包括停缸的修正基准模型，通过优化废气再循环( EGR) 和可变几何截面增压器( VGT) 达到了与原机相当的排放水平。结果表明在低负荷和部分负荷运行点，比油耗( BSFC) 降低，排气温度升高。通过停止一半的喷油器和气门机构实现停缸。低发动机泵气功和气缸壁传热改善了燃油消耗。低空气流速、高的缸内燃烧温度和低的总散热导致排气温度升高。该分析包括排气焓和排气温度之间的折中。在不损害发动机排放的前提下，在所研究的10% ～ 30%范围内的运行点的稳态BSFC 改善。GT Power 模型分析展示了足够益处，证明有必要进行发动机试验评估。试验结果与分析结果有可比性。其收益类似于目前采用停缸技术的量产汽油机。试验结果和分析结果提供了充足数据，以辅助确立某些用途柴油机停缸的潜在收益。     

新一代微型车用3缸汽油机

铃木公司为K系列微型车开发了新R06A型汽油机,首要开发目标是改善燃油经济性。在充分发挥火花点燃汽油机自身优势的基础上,新型汽油机在同等级汽车用发动机中具有顶级的燃油经济性、低速扭矩、静音性,以及极轻的质量。进、排气凸轮的双可变气门正时技术降低了泵气损失,M10火花塞起到了抗爆燃的作用,全新的结构设计降低了摩擦,减轻了汽油机的质量,这些技术措施均为提高新型汽油机的性能做出了贡献。     

三菱汽车公司最新的低燃油耗技术

以三菱汽车公司在RVR车及GaIant Fortis车上配装的4J10型1.8 L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MIVEC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,可使进气门旱关,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。     

两段式可变升程技术对发动机性能影响研究

研究了两段式可变气门升程技术的基本原理、应用现状,建立GT-Power发动机仿真模型进行性能模拟,分析大、小气门升程下发动机泵气损失、燃烧改善及其与EGR配合使用等对于发动机燃油经济性的影响,并对连续式气门升程技术的工程应用提出了展望.     

基于电磁驱动气门的发动机停缸技术研究

为改善车用发动机部分负载时的燃油经济性,提出了一种应用电磁驱动气门来实现的发动机停缸技术.首先对发动机某一气缸停止工作循环时的工作过程进行了性能仿真,以单缸在1个循环内所做负功最小为优化目标,计算得到了单缸停止1个工作循环的起始点.以尽量保证各缸间的工作均匀性为基本原则,设计了4缸发动机顺序间歇停缸方案并进行了仿真与分...     

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...     

汽油机铝合金缸孔等离子喷涂摩擦学性能研究

在汽油机铝合金缸体内孔表面,采用大气等离子喷涂(APS)方法制备了1层厚度为150μm左右的铁基涂层来替代传统的铸铁缸套.对缸孔的涂层进行表征,并对缸孔-活塞环摩擦副进行了摩擦试验.试验表明,在铝合金缸孔喷涂等离子铁基涂层,可提高缸孔的硬度,并提高发动机的耐久性和抗拉缸性,使发动机实现轻量化目标.涂层表面精度接近镜面级别,且涂层内含有孔隙,可降低缸孔-活塞组的摩擦系数及摩擦损失,提高发动机燃油经济性.     

富士重工公司的新一代水平对置发动机

介绍日本富士重工公司开发的新一代水平对置4缸发动机。与原有的水平对置发动机相比,新型发动机加长了活塞的行程,设计的燃烧室非常紧凑,实现了主运动系零部件的轻量化,进、排气门均采用主动气门控制系统,并配装了高效率的小型机油泵,降低了发动机的摩擦损失,使燃油耗降低约10%。     

21世纪汽车工业发展趋势（十五）——国外汽车发动机新技术一瞥

为改善燃油消耗和降低排放,世界各国在汽油发动机和柴油发动机上都开发出不少新技术。 一、汽油发动机新技术 1.多气门技术 多气门结构是指发动机每缸具有2个以上的气门。目前,在国外汽油发动机上一般都采用每缸4气门(2个进气门和2个排气门)和5气门(3个进气门和2个排气门)。采用多气门结构可提高发动机充气效率,火花塞可     

单缸断油和关闭气门对曲轴扭振特性影响研究

对发动机曲轴系统的扭振特性进行了理论分析,利用GT-Crank模块建立某V型6缸发动机的动力学仿真模型,对发动机单缸断油和单缸关闭气门两种工况进行仿真计算,对比分析了发动机正常发火与单缸停缸时系统扭振特性。仿真结果表明:单缸停缸时系统扭振以低谐次为主,扭振振幅较正常发火显著增加,扭转应力变化不明显;单缸关闭气门扭振振幅较单缸断油大;不同气缸断油和关闭气门扭振振幅最大差距分别为16.5%和4.3%。     

2018马自达CX-5在美国配置标准2.5L具有新停缸技术的发动机

正为2018车型年在美国销售的马自达CX-5将会提供停缸技术、安全性和所有内饰级别的改进更新。马自达CX-5的SKYACTIV-G2.5发动机实现了更新以减少内部摩擦,从而增加了低端扭矩,同时也减少了燃烧过程中的实际燃油消耗和颗粒物的形成。这些改变是为了减少消费者在燃油上的花费,但是在SKYACTIV-G2.5发动机中,马自达的部分专用停缸技术没有什么突出的特点。该发动机推出了以巡航速度不可察觉     

停缸对发动机瞬态性能的影响研究

发动机停缸作为1类降低机动车油耗的技术,已呈现出向小排量发动机上应用的趋势。在搭载了直列4缸可停缸发动机的乘用车上进行正常模式与停缸模式间的相互切换,研究停缸对发动机瞬态性能的影响,以及在切换过程中发动机的控制策略及运行参数的动态变化。研究发现,在4缸至2缸的切换过程中,会出现瞬间扭矩波动的现象。应对策略是在发动机停缸前的若干循环内,预先对进气、喷油,以及点火进行提前调整,来抑制切换过程中输出扭矩的波动;在全油门加速工况下,2缸至4缸的切换会导致加速初期发动机扭矩的提升速率降低。在此过程中,发动机通过对过量空气系数的动态控制,可实现输出扭矩的线性增长,确保了在加速终了时与常规模式一致的平均扭矩增长率。     

汽车发动机用摩擦学材料的技术动向

降低汽车发动机摩擦是改善发动机燃油经济性的主要措施之一,是降低CO_2排放的有效途径。介绍近年来马自达公司开展的摩擦学相关研究,以及发动机减少摩擦的开发思路,阐述了通过应用全新的表面处理方法来减少摩擦,包括采用的新技术和新工艺来优化气门机构、气缸内圆面、活塞组件和曲轴系统等,并评价了采用上述工艺和技术后降低摩擦损失的效果。     

固体润滑薄膜材料在汽车零部件上的应用

固体润滑薄膜材料具有优异的摩擦学性能,可以有效降低相对运动摩擦副之间的摩擦磨损,是汽车节能减排技术的重要研究方向。对固体润滑薄膜尤其是DLC薄膜的摩擦学性能进行了介绍,研究了其在高压柴油喷射系统和发动机挺柱等零部件上的应用。台架试验结果表明,DLC薄膜可以有效降低发动机挺柱和柱塞等零部件表面的摩擦系数,减少供油和配气系统的摩擦损失,从而提高发动机的燃油经济性。     

可变排量发动机技术与停阀机构的发展动向(上)

2003年6月中旬,本田汽车公司推向市场的Inspire轿车搭载停缸发动机,即是一种可变排量发动机(见图1)。这种V6发动机在低负荷时,单排气缸的进、排气门停止动作,以降低泵吸能量损失,有利于提高发动机的燃油经济性。本文对可变排量发动机在汽车上应用的历史和技术发展动向作概要介绍。     

凸轮轴调节装置对汽油机节能和环保的贡献(上)

汽油机燃油经济性不及柴油机的原因之一是,汽油机在部分负荷工况下通过节气门调节负荷,使得进气管内的压力降低,增加了发动机的泵气损失,而柴油机没有节气;原因之二是,汽油机的过量空气系数比柴油机小,使得热效率降低。因此,除了提高发动机负荷率以外,近年来国外汽车发动机行业还花费了大量的人力物力研究和开发汽油机减少泵气损失的技术和稀薄燃烧技术。笔者将以减少汽油机泵气损失为中     

2013年型Accord轿车用2.4 L直列4缸汽油机的开发

全新开发的2.4 L带智能可变气门正时及升程电控系统的4缸直喷汽油机是本田公司下一代机型,应用了带多孔高压喷油器的直喷系统,实现了低二氧化碳排放和高功率输出。对气缸盖进气道和燃烧室形状、喷油器喷雾形状,以及燃油喷射控制都进行了优化,以确保形成均质混合气,实现稳定、高效的燃烧。全新的发动机结构使摩擦也得到降低。新型发动机的功率和扭矩都增加10%,燃油耗则降低5%。配装新发动机的2013年型Accord轿车配合高效率无级变速器,以及改进后的底盘,使组合行驶工况燃油耗降低11%,并达到美国加州空气资源委员会排放法规中准零排放车级别的排放要求。此外,新结构的发动机减轻了质量,并通过优化气缸体刚度,使噪声-振动-平顺性性能优于旧机型。     

用复合稀释燃烧改善直喷汽油机中小负荷油耗

为了降低直喷汽油机的泵气损失、提升热效率,提出了将稀薄燃烧与废气稀释相结合的复合稀释燃烧(LDC)的路线。在一台缸内直喷汽油机上进行了中小负荷下的试验,以研究影响复合稀释燃烧的因素,测量了发动机燃油经济性、燃烧特性及排放特性。结果表明:在200~600 kPa的平均有效压力下,复合稀释燃烧带来了4%~6%的油耗改善,同时,发动机的NOx排放不会急剧升高。对燃料能量分配的分析表明:稀释燃烧降低了发动机传热损失和泵气能量损失。因而,验证了复合稀释燃烧的可行性。     

汽油机直喷起动建模与分析

为了解决汽油机直喷起动过程中缸压、放热率等重要参数难以通过发动机试验获得的问题,建立详尽的发动机动力学模型描述膨胀缸喷油点火后的过程,并通过试验标定验证了模型的准确性。利用该模型对直喷汽油机的起动过程进行了分析,结果表明,起动的最有利初始位置是压缩上止点后100°～130°,对起动过程影响程度从高到低的因素依次是摩擦、压缩缸压缩气体损失、传热、漏气,而泵气损失可忽略不计。