通过改善燃烧和降低摩擦提高微型车发动机的热效率

铃木公司开发了1款新R06A型3缸汽油机,并配装于2011年1月投产的新K系列车。新型汽油机的首要开发目标是改善燃油经济性。为了满足发动机性能的要求,通过改善燃烧、减少泵气损失和降低摩擦等技术措施,全面提高了发动机的热效率。新K系列轿车在配装新型汽油机并采用起动-停车系统后,在JC08工况下的燃油耗仅为24.2 km/L,获得了日本国内市场同等级车辆中的最佳燃油经济性。同样,新型汽油机的质量在660 mL级机型中是最轻的,其噪声远低于现有发动机的。     

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。     

汽油机稀薄燃烧技术发展分析

汽油机的燃油经济性比柴油机差,所以降低汽油机的能耗则显得更为迫切.稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段.近些年来,对以分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机和均质压燃汽油机为代表的新型稀薄燃烧模式的研究,极大地提高了汽油机的燃油经济性.本文论述了稀薄燃烧的实现方式及其优缺点,并重点介绍了稀薄燃烧的三种形式:气道喷射稀燃系统(PFI)、直接喷射稀燃系统(GDI)和均质混合气压燃系统(HCCI),且相互比较.文章最后简要论述稀薄燃烧的发展趋势及我国在这方面的研究状况.     

汽油机技术的10年回顾

在过去的10年中,汽油机的动力性能、燃油经济性及排放性能都得到了稳步发展.尤其是汽油机的燃油耗每年降低的幅度超过2%,这为降低二氧化碳排放作出了极大贡献.实现这些进步的关键技术是直接喷射的燃油喷射系统、可变气门配气机构,以及高效率的催化装置.预计汽油机技术今后将进一步得到稳步发展.     

Hyundai公司Kappa 1.2 L双连续可变气门正时汽油机的设计和开发

介绍Hyundai公司为小型乘用车最新开发的Kappa双连续可变气门正时（CVVT）汽油机。该汽油机已在印度和韩国的发动机工厂生产,并被配装在i10、i20、Picanto等小型乘用车上,而且进入了包括印度,以及欧洲在内的全球市场。当今,全球汽车制造商正在竞相开发小型乘用车,以应对日益上涨的油价和越来越严格的二氧化碳（CO2）排放法规。该新型汽油机于2010年11月进入市场,其开发的主要目的是为了降低CO2排放和改善燃油经济性。作为小型发动机,它的开发还将充裕的扭矩、轻质量、低噪声、低成本和紧凑的尺寸等要求也考虑在内。这种汽油机的主要技术亮点有:（1）采用双CVVT、滚轮摇臂、偏置曲轴、蜂窝式气门弹簧、二硫化钼涂层活塞和低张力活塞环,以改善燃油经济性;（2）采用16气门双顶置凸轮轴、长流道进气歧管、M12长型火花塞、气门正时优化技术,以提升中、低转速时的扭矩;（3）采用梯型框架机体、液压间隙调整器和静音正时链,以降低噪声。此外,为了减轻整机质量,采用了铝机体、塑料气缸盖罩和塑料进气歧管等     

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。     

福特EcoBoost缸内直喷发动机燃油喷射系统

随着排放法规的日趋严格及人们对汽车燃油经济性要求的提高,改变传统汽油机的燃烧方式以获得更高的燃油经济性和更低的排放水平已成为当今内燃机领域重大的研究课题之一。因此,一种新型的汽油机燃油燃烧方式应运而生,即发动机稀薄燃烧技术,而实现稀薄燃烧的理想方式是分层燃烧,这对汽油机缸内直喷技术     

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     

环境与车辆技术70年发展回顾——汽油机的开发

近年来,汽油机的动力性,排放控制、燃油经济性等得到稳步提升,而汽油机燃油耗每年都以较大幅度降低,也为降低CO2排放作出了贡献。汽油机的技术进步得益于稀燃与直喷的燃油系统、可变气门配气机构、高效催化装置与计算机测量技术的迅猛发展。着重介绍了日本从经济高速发展开始,进入汽车普及化阶段之后的各个时期,汽车厂家推出的各具特色的车用汽油机产品,阐述了汽油机零部件技术,以及发动机基础研究、可视化与计测、数值计算等方面的技术亮点和发展前景。     

新型直列3缸1.2 L机械增压汽油机

介绍新型1.2 L 3缸HR12DDR型汽油机,其开发目标是达到欧洲B级车市场最低的二氧化碳排放,并通过优异的动力输出性能来满足用户的驾驶乐趣。同时,该汽油机的开发目的也是为了满足日趋收紧的法规要求,以及将来取代轿车柴油机。2011年,该汽油机已被应用在日产汽车欧洲市场的Micra车型上,达到了新欧洲行驶循环的二氧化碳排放限值95 g/km。为了降低燃油消耗率,通过提高压缩比,最大限度地提高热效率,并尽可能降低机械摩擦损失。通过汽油直接喷射系统优化燃烧。选择带有旁通阀和电磁离合器的机械增压系统,在不牺牲动力性的前提下实现更好的燃油经济性。详细介绍了HR12DDR型汽油机及其应用的技术亮点。     

能改善热效率和燃油经济性的汽油机缸内直喷技术

影响汽油机燃油经济性的重要因素是燃油的喷射方式。取代传统进气道喷射方式的缸内燃油直喷技术现已越来越普及。缸内燃油直喷是在燃烧室中央设置喷油器,因此能降低燃油耗。对进气道喷射与缸内直喷这两种喷油方式进行比较,并介绍汽油机缸内直喷技术的基本原理、优缺点,以及其具体应用实例,同时也指出其今后的发展方向。     

大众公司EA113系列2.0L-FSI燃油分层直喷式汽油机详解(二)

2003年大众公司在1.8L-5V-92kW进气道喷射汽油机的基础上为第2代奥迪(Audi)A3和A4轿车开发了一种新型横置式2.0L-4V-FSI分层直接喷射汽油机,除了将发动机功率由92kW增加到110kW使汽车的动力性得到了显著提高外,还使汽车燃油耗降低了大约1L/100km,同时更加舒适,并达到了当时欧洲实施的欧Ⅳ废气排放标准。这种采用汽油分层直接喷射(FSI)技术的直列4缸4气门汽油机成功地解决了传统汽车在功率、舒适性和燃油耗之间的目标冲突,表明汽油分层直接喷射技术始终是提高汽油机燃烧效率潜力最大的一种技术措施。2004年,大众公司在这种EA113汽油机系列平台基础上又开发出了世界上第一台涡轮增压缸内直接喷射2.0L-TFSI汽油机,功率为195kW,扭矩为350Nm。2010年,为了给奥迪运动型轿车配备动力性能更好的汽油发动机,又将上述涡轮增压2.0L-TFSI燃油分层直喷式汽油机的燃油过程移植到奥迪直列5缸自然吸气2.5L-MPI多点气门口喷射汽油机上,成功地开发出了功率250kW,扭矩450Nm的2.5L-TFSI增压燃油分层直喷式汽油机。本文将详细介绍4缸自然吸气2.0L-FSI燃油分层直喷式汽油机和5缸涡轮增压2.5L-TFSI燃油分层直喷式汽油机。     

稀薄燃烧技术在汽油机上的应用

随着汽车工业的飞速发展,以及世界能源日益枯竭的困扰,对汽车节能减排的要求越来越高。如何降低发动机的排放污染,提高其燃油经济性,成为汽车动力行业研究的主要课题。由于汽油机的燃油经济性能比柴油机差,所以降低汽油机的能耗显得更为迫切。     

车用汽油机的技术现状分析

介绍了车用汽油机从1986年到1995年为提高燃油经济性、降低排放所采用的新技术以及二行程发动机的研究情况。     

大众公司FA113系N2．0L-FSI燃油分层直喷式汽油机详解（四）

2003年大众公司在1．8L-5V-92kW进气道喷射汽油机的基础上为第2代奥迪（Audi）A3和A4轿车开发了一种新型横置式2．0L-4V-FSI分层直接喷射汽油机,除了将发动机功率由92kW增加到110kW使汽车的动力性得到了显著提高外,还使汽车燃油耗降低了大约IL/100km,同时更加舒适,并达到了当时欧洲实施的欧Ⅳ废气排放标准。这种采用汽油分层直接喷射（FSI）技术的直列4缸4气门汽油机成功地解决了传统汽车在功率、舒适性和燃油耗之间的目标冲突,表明汽油分层直接喷射技术始终是提高汽油机燃烧效率潜力最大的一种技术措施。2004年,大众公司在这种EAll3汽油机系列平台基础上又开发出了世界上第一台涡轮增压缸内直接喷射2．0L—TFSI汽油机,功率为195kW,扭矩为350Nm。2010年,为了给奥迪运动型轿车配备动力性能更好的汽油发动机,又将上述涡轮增压2．OL—TFSI燃油分层直喷式汽油机的燃油过程移植到奥迪直列5缸自然吸气2．5L—MPI多点气门口喷射汽油机上,成功地开发出了功率250kW,扭矩450Nm的2．5L—TFSI增压燃油分层直喷式汽油机。本文将详细介绍4缸自然吸气2．OL—FSI燃油分层直喷式汽油机和5缸涡轮增压2．5L—TFSI燃油分层直喷式汽油机。     

轿车汽油机实现稀燃及降低NOx排放的关键技术

从燃烧室结构、燃烧室内气流运动、点火方式、分层燃烧及燃油喷射方式等几方面论述了当代轿车，气油机实现稀薄燃烧所采用的几项关键技术，介绍了目前降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放所采用的催化技术(NOx直接催化分解技术、选择还原催化技术和吸附还原催化技术)和废气再循环EGR技术，指出了这些技术的综合应用。可以有效地实现汽油机稀薄燃烧，可以大幅地降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放，为轿车汽油机实现稀燃，提高轿车汽油机的经济性和改善其氮氧化物NOx排放提供具体的技术措施。     

富士重工公司的直接喷射涡轮增压汽油机

富士重工公司为新型Subaru Legacy车开发出新一代水平对置发动机系列,包括2.0 L直接喷射涡轮增压FA20型汽油机和2.5 L自然吸气FB25型汽油机等机型。新发动机采用多项新技术,能满足减少排放与降低燃油耗的要求。介绍上述新型汽油机应用的新技术与具体配置。     

LJ276M汽油机性能对比试验研究

从动力性和经济性方面对LJ276M电控汽油机与化油器机型进行了对比分析表明,新开发的电控汽油机功率和转矩提高5%以上,最低燃油消耗率降低3%以上。通过工况法排放试验,对电控机型的排放性能进行了分析,结果表明电控机型的CO、HC、NO_x排放值均在国Ⅲ限值的30%以下。     

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。     

采用伸长结构的直喷汽油机喷油器的开发

对于汽车发动机降低排放和燃油耗的要求越来越高。在直喷汽油机方面必须解决一些技术课题,如缩短喷油器响应时期,提高燃油压力的耐受度和可变度,以实现最佳的燃油雾化及多次喷射。介绍了在喷嘴针阀的驱动部采用的伸长(拔长)结构的直喷汽油机用喷油器。它装备了新型电磁阀,并将转子与针阀设定为分体结构,同时利用转子的惯性提升针阀,能够适应喷油压力范围在3.5~20MPa,体积比传统喷油器缩小15%,质量减轻37%。