新一代清洁型乘用车柴油机

相比汽油机,柴油机在热效率方面更具优势。近年来．在采用共轨喷油技术和柴油颗粒捕集器的基础上,通过应用稀氮氧化物捕集器及选择性催化还原系统等后处理装置,柴油机已经变得更加清洁。另一方面,由于在全球范围内对发动机燃油经济性的要求不断提高,所以也希望能进一步降低柴油机的燃油耗。在这一背景下,马自达汽车公司开发了新一代的清洁型柴油机,将其用于日本国内市场销售的运动型多功能车。新型柴油机采用串联式顺序两级涡轮增压系统,并结合低压缩比技术,获得了理想的燃烧。配装新型柴油机的车辆具有良好的驾驶乐趣和较高的燃油效率．并且能在不采用氮氧化物后处理装置的情况下满足现行排放法规的要求。     

车用发动机增压及拓宽涡轮增压器工作范围的技术动向

自2008年秋季以来,汽车行业受全球经济低迷的影响,遭受了极大的打击。同时,涡轮增压发动机的数量也持续减少。另一方面,混合动力车和电动车近年来备受关注。但不管怎样,对于提高功率及降低燃油耗的目标来说,涡轮增压发动机仍是极具吸引力的,因为在未来的数十年内,内燃机仍将是汽车的主要动力装置。因此,柴油机和汽油机都在持续不断地研发各自的涡轮增压新技术,例如可变截面涡轮增压,以及扩大工作范围的压气机等。基于大量的已公开发表的论文,简要介绍了涡轮增压发动机的最新发展趋势,以及车用涡轮增压器的技术发展。     

柴油机钢活塞的摩擦特性

据预测,卡车柴油机功率的提高会进一步增加铸铁活塞和钢活塞的需求量,因而对活塞的润滑状态进行了研究。采用浮动衬套法对铸铁活塞和钢活塞的摩擦特性进行了测量分析,为了便于比较,也给出了传统铝活塞的摩擦特性。为了分析活塞的摩擦特性及研究中的新发现,对活塞的二阶运动也进行了测量分析。研究结果表明,铸铁活塞在压缩上止点为边界润滑状态,其原因可能是活塞与气缸套间隙过大导致活塞倾斜角度过大,钢活塞由于裙部机油润滑充分,在上止点及下止点处于流体润滑状态。     

二甲醚燃料的发展前景

因为二甲醚（DME）燃料在燃烧过程中不会产生硫化物、碳烟及其他有害物质,同时还具有高十六烷值的优势,因此,人们期待DME成为清洁的新燃料和未来柴油机的代用燃料。DME可以从煤、生物质等多种原料中制取。使用DME燃料的发动机具有优异的环保性能,同时能为解决能源安全保障问题作出贡献。DME燃料已从研发阶段迈向实用化和普及阶段,正展示出其良好的应用前景。     

利用摩擦分析技术开发的发动机新机构

日产汽车公司开发了一种应用多连杆机构的可变压缩比系统,并从其各部分的具体结构及工作原理入手,分析该系统实现连续可变控制的特点,以及开发中存在的尚待解决的问题。研究中,将重点集中在可变压缩比系统的摩擦技术上,运用了最新的润滑分析工具,即弹性流体动力润滑分析方法。较详细地介绍了连杆连接销的润滑分析实例,说明了所应用的计算方法及弹性流体动力润滑分析结果,从而提出了开发发动机新机构的一种途径,即在可变压缩比系统的基本几何学设计阶段,就将构件的摩擦性能纳入到基本设计中。     

小型卡车用高效、清洁型柴油机的开发

五十铃公司正致力于进一步提高柴油机的效率及环保车辆的开发,研制高效环保的新型发动机。此次推出小型卡车用高效清洁柴油机不仅能满足日本后新长期排放法规,而且获得了低排放车辆的认证。介绍了新发动机在改善排放性能及燃油经济性方面采用的先进技术及其概况。     

采用高强度钢减轻连杆质量

为了提高汽车的燃油经济性,需要进一步减轻零部件的质量。减轻运动件( 例如连杆) 的质量对于降低相邻运动件的质量尤为重要。采用高强度钢能减小连杆杆身横截面,从而减轻连杆的质量。然而,传统高强度钢的机加工性能很差。因此,开发了1 种连杆用的新高强度钢,它以中碳微合金钢为基础,并添加了能够提高屈强比的钒元素。与传统钢相比,新开发的高强度钢的强度提高了10%。采用新高强度钢制造的连杆其质量能减轻8%。这种连杆已从2013 年开始进行批量生产,应用于车用发动机。     

丰田新型1.2 L ESTEC涡轮增压直喷汽油机

丰田汽车公司正在开发一系列符合经济型高热效率燃烧(ESTEC)开发理念的发动机。继2.0L缸内直喷涡轮增压发动机8AR-FTS投放市场后,介绍8NR-FTS发动机的开发。8NR-FTS发动机为1.2L直列4缸火花点燃式的小型化涡轮增压缸内直喷汽油机。基于8AR-FTS发动机相同的基本理念,8NR-FTS发动机集成了各种节能技术,诸如集成排气歧管的气缸盖、通过带有中间锁止装置的智能广角可变气门正时系统(VVT-iW)实现的阿特金森循环,以及为实现快速燃烧采取的缸内强化涡流。该发动机采用缸内直喷的直喷涡轮增压(D-4T)系统,替代了兼备进气道喷射和缸内直喷的涡轮增压高版本汽油机(D-4ST)系统。结合单涡道涡轮增压器和VVT系统的控制,实现了发动机低速工况下的高扭矩特性。该发动机还采用了起停控制策略,通过在第一个压缩的气缸内分层喷射,实现了快速无冲击重新起动。发动机可以匹配6档手动变速器(6MT)或无级变速器(CVT)。尤其在CVT模式下,通过换档控制,减小了涡轮增压器的滞后期;通过“常规”和“运动”两种驾驶模式的转换,能够实现具有驾驶乐趣的动力性能和出色的燃油经济性。     

利用电控燃油喷射装置控制柴油机燃烧和排放的研究

为了降低直喷式柴油机瞬态工况排放,集中介绍了喷油器闭环控制。通过对共轨压力和气缸压力的实时测量,在闭环共轨喷油系统中实现了对喷油压力、燃烧正时和发动机输出功率的同步控制。通过对碳烟排放的实时测量,实现并评估了通常在发动机输出功率急剧增加时可以观察到的峰值碳烟排放的降低。结果显示,可以通过采用每个执行器3种比例积分微分控制器的方式,实现喷油压力、燃烧正时和发动机输出功率的同步控制,而峰值碳烟排放的降低则可以通过控制喷油压力来实现。     

为Renault商用车MASTER开发的ZD30CTi发动机

为了配合2004年1月发布并上市的Renault公司小型商用车MASTER,Nissan柴油机公司新开发了ZD30CTi发动机。该机型建立在市场表现优异的ZD30DDTi发动机基础上,在该公司内首次尝试了前置引擎前置驱动的横置安装并采用共轨燃料喷射系统,满足了欧3和欧洲2000排放法规,而且充分考虑到欧洲市场的使用环境和提高了耐久性。