高热效率的低燃油耗技术ESTEC

混合动力车上市距今已近20年,这一技术为全球CO2减排作出了重大贡献。众多研究都致力于使混合动力发动机达到最低燃油耗(即最高热效率),可通过控制发动机运行区域达到这一要求。同时,考虑到气候变化和能源问题,关注常规车型的低燃油耗研究进展也同样重要。采用高压缩比的阿特金森循环是提高混合动力发动机热效率的常用方法,但缺点是会造成发动机扭矩下降。相比混合动力发动机,常规发动机的低负荷工况热效率更加重要,因此必须克服上述问题。介绍具有高热效率的低燃油耗技术ESTEC,叙述其实现高热效率的途径,以及将该技术用于常规发动机的具体方法。     

汽油机的低燃油耗技术

混合动力技术对降低车辆的燃油耗和CO2发挥了巨大作用。混合动力发动机上采用阿特金森循环、冷却废气再循环（EGR）、电控水泵,以及低摩擦技术均有利于提高热效率（或降低燃油耗）。这些实用技术今后也有望应用于常规发动机中。介绍了提高发动机热效率的具体途径及未来发展趋势,着重论述了高热效率（ESTEC）技术在混合动力发动机、常规发动机,以及增压发动机上的具体应用。     

单缸EGR发动机压缩比优化及涡轮增压器匹配研究

在1台气道喷射单缸EGR发动机上,独立控制EGR缸喷油及点火,实现燃料改质,研究了不同压缩比对发动机性能的影响,此外还匹配了不同涡轮增压器,用于改善外特性扭矩。试验结果表明:单缸EGR能有效改善发动机的燃油经济性,NOx和CO排放性能均所改善,但THC排放恶化,动力性能下降;提高压缩比能有效提高发动机的热效率,降低燃油消耗,但过高压缩比使发动机爆震倾向严重,限制发动机外特性扭矩;通过匹配小涡轮增压器低速扭矩有所改善。     

全新高效Kappa 1.6 L GDI发动机的开发

现代起亚汽车公司推出适用于混合动力车型的全新Kappa 1.6L汽油缸内直喷(GDI)发动机,并于2016年初在韩国市场投产。该机型达到了汽油机力图实现40%的最高热效率;并且能够输出充沛的动力,满足车辆的动态行驶性能。开发全新Kappa 1.6LGDI发动机旨在提高燃油效率。为了获得最高燃油效率,设计了行程缸径比为1.35的紧凑型燃烧室。采用的关键技术还包括:高压缩比阿特金森循环,带有高能点火线圈的冷却废气再循环(EGR)系统,以及强滚流进气道。在大幅抑制爆燃后,燃油效率得以改善。具体做法是采用分离型冷却系统,并配有2套节温器和嵌块,机油喷射活塞冷却技术,以及中空充钠排气门。基于两级式压力控制机油泵和低流速机油,以及运动部件采用的低摩擦涂层等技术,Kappa 1.6LGDI发动机的摩擦损失也被控制在最小值。与此同时,集成了压力控制阀(OCV)的连续可变气门正时(CVVT)系统具有迅捷的响应速度,克服了CVVT系统用在阿特金森循环上相位角变大的问题。为了符合超低排放车辆(SULEV)排放法规,喷油器经激光钻孔成型,其燃油喷束形式为强滚流和平顶活塞而作了改进,系统喷油压力达到了20 MPa。     

本田 雅阁Hybrid

<正>这是一辆纯粹的9代雅阁,如果不是那淡蓝色的前进气格栅在暗示着我这是一辆"内力超群"的混合动力版,我几乎难以分辨混合动力车型早已不是什么新名词,国内市场中充盈着各种品牌的混合动力车型。但是,对于混合动力车型最为关键的问题就是发动机、电动机与变速器的共同协作。这也是衡量一套混合动力系统是否成熟的标准之一。此次试驾的雅阁Hybrid采用了阿特金森循环技术的2.0L i-VTEC发动机和2台电动机结     

基于冷却 EGR和压缩比的增压汽油机燃油经济性优化

通过冷却EGR结合高几何压缩比的方式来改善发动机热效率,利用GT‐Power软件建立并标定了发动机热力学循环仿真模型,预测了带外部冷却EGR系统的进气道喷射发动机提高压缩比后的性能。提出了一种考虑EGR影响的爆震预测方法,并进行了试验验证,通过神经网络结合遗传算法及一维热力学模型对冷却 EGR发动机的几何压缩比进行了预测优化。结果表明,提高压缩比后可以在基本不损失外特性扭矩输出的前提下进一步提高发动机的热效率。     

Accord插电式混合动力车用新型汽油机的开发

作为本田公司的下一代发动机系列,配装于Accord插电式混合动力车的新型2.0 L汽油机具有燃油耗低和排放性能好的特点。采用可变气门正时及升程电子控制系统,具有2种特定凸轮(即功率凸轮和燃油经济性凸轮)。功率凸轮作用持续期短,用于大功率输出和发动机起动;燃油经济性凸轮作用持续期长,可通过延迟进气门关闭正时,获得阿特金森循环效应。还采用了冷却废气再循环(EGR)技术,并对控制系统进行了改进,实现了低燃油耗目标。首先,能确保EGR阀前后压差的新型控制系统改善了EGR流量的控制性能。其次,改进了扭矩控制,可以预测因点火延迟引起的发动机扭矩下降。驱动性和燃油经济性在极苛刻的条件下保持原有水平。最后,采用了基于大气压力改变运行点的控制技术,即使环境发生变化,仍可保持低油耗性能。开发了混合动力车用催化转化器的新型快速预热系统。在发动机起动阶段,通过改变电机运行来控制发动机负荷,这样可有效预热催化转化器,从而使尾气排放降低到能满足特超低排放车SULEV 20标准的水平。     

日野汽车公司轻型货车用混合动力系统的开发

2011年7月,日野汽车公司发布了1款配装新型混合动力系统及新部件的轻型货车,以平衡低成本与高燃油效率之间的关系。该混合动力车型采用多项能提高燃油效率的技术,诸如重新设计动力传动系统的布局,采用阿特金森循环发动机,改进混合动力控制系统等。同时,还采用新开发的辅助控制技术,以求在各种行驶条件下获得最佳的扭矩输出性能。     

基于Atkinson循环的混合动力汽车用发动机探讨

Atkinson循环发动机在低速小负荷时性能较差,但混合动力汽车在低速小负荷时采用电动机驱动避开其性能不好的工况范围,使其在中间负荷区域充分发挥优势。Atkinson循环利用进气门晚关控制负荷,减少了泵气损失和压缩功,可以更大程度地将热能转换为机械能,提高发动机热效率,从而降低燃油消耗;实际压缩比的降低使缸内燃烧温度降低,有利于改善NOX排放。采用Atkinson循环能提高整车的燃油经济性和排放性能。     

高压缩比米勒循环发动机设计与分析

为提高发动机的热效率,提出了高压缩比结合米勒循环的解决方案。在某2.0 L自然吸气发动机的基础上,通过增加发动机活塞顶凸台的方法实现了压缩比从10到13的提高,并采用遗传算法对凸轮型线进行了选型,通过进气门晚关(LIVC)方式实现了米勒循环。试验结果表明,与原发动机相比,高压缩比米勒循环发动机最低燃油消耗率下降10.4 g/(k W?h),低油耗范围明显扩大,且主要是向低转速小负荷的方向扩展。     

新一代进气道喷射自然吸气汽油机开发

为了降低油耗,满足动力性和排放法规要求,上汽开发了新一代进气道燃油喷射(PFI)自然吸气汽油机,应用稳态计算流体力学(CFD)数值分析方法和气道稳流试验方法开发了遮挡式进气道,利用缸内瞬态CFD方法优化开发了燃烧系统,提高了燃烧热效率。采用阿特金森循环并提高压缩比技术,降低了部分负荷油耗。通过1D整机性能分析优化了气体交换,提升了扭矩和功率。通过优化水套,缩短了暖机时间,改善了发动机热管理。新一代发动机采用了大量的降摩擦损失的措施,进一步降低了燃油耗。通过优化正时链和机油泵传动设计,改善了振动噪声。试验结果表明,新一代发动机在原机的基础上降低了5%的新欧洲行驶工况(NEDC)油耗,动力性能提升5%左右,排放满足欧6c法规。新一代汽油机的综合性能在同类机型中处于领先水平。     

低成本汽油发动机降油耗的研究

通过提高压缩比、应用阿特金森循环、降低发动机摩擦等技术,显著降低发动机燃油消耗。发动机部分特征点油耗降低幅度可达到9%以上。该发动机搭载到一款A级紧凑型车型上实测整车NEDC循环油耗降幅超过5%。     

凯美瑞、雅阁及君威混合动力系统的技术分析(上)

正为了促进节能减排,满足《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(简称双积分)文件的政策要求,很多车厂陆续推出了非插电式混合动力轿车。本文选择2018款广汽丰田凯美瑞、2016款广汽本田雅阁、2017款上汽通用君威等三款售价相近且有代表性的中级轿车,对其安装的非插电式混合动系统用发动机、高压电池、电控变速器以及工作模式等进行详细的技术比较。一、混合动力车用发动机混合动力轿车用发动机一般采用阿特金森(Atkinson)循环的     

进气门延迟关闭对小型商用车柴油机性能的影响

为满足严格的排放法规和燃油经济性要求,乘用车柴油机呈现出低压缩比的趋势。较低的压缩比在降低排放方面具有优势。但是,较高的压缩比对获得更高的理论热效率有益。米勒循环的进气门延迟关闭策略可使压缩比低于膨胀比,这样可以降低压缩行程终点的温度。将米勒循环应用于轻型商用车柴油机,并对其降低排放和燃油耗的效果进行了验证。通过应用米勒循环,降低了日本排放测试循环JE05运行工况下的发动机燃油耗和碳烟排放,并且对氮氧化物排放没有产生负面影响。     

奔驰S400 HYBRID混合动力——新技术剖析（四）

三、发动机系统Atkinson循环 S400 HYBRID在重新设计采用自适应气门正时的272发动机的过程巾，研发工程师利用了Atkinson（阿特金森）循环，而Atkinson循环发动机在低转速小负荷时性能较差，但混合动力汽车在低速小负荷时采用电动机驱动避开性能不好的工况，使其在中间负荷区域发挥优势。     

米勒循环对增压直喷汽油机燃烧性能影响的模拟研究

米勒循环通过改变配气策略实现膨胀比大于实际压缩比的效果,从而提高发动机的热效率并降低燃油消耗率,因此被认为是改善小型GDI发动机燃油经济性的重要途径之一.然而,关于米勒循环对汽油机燃烧性能影响的微观机制并不明确,因此利用一维仿真软件GT-POWER和三维CFD软件CONVERGE,针对不同米勒循环策略对GDI发动机的进气以及缸内燃烧过程的影响进行了数值模拟研究.结果表明:在中低转速时,进气门早关策略在改善发动机燃油经济性方面要优于进气门晚关策略,同时不会对扭矩造成太大的负面影响;而进气门晚关能够显著提高燃烧过程中的缸内湍动能,增强油气混合过程.此外,在着火后,进气门晚关的缸内整体温度比进气门早关的低,同时高温区域较小,因此在抑制发动机爆震方面的能力要优于进气门早关策略.     

大缸径天然气发动机几何压缩比与米勒度协同优化

利用GT-Power建立了某大缸径天然气发动机的一维热力学循环仿真模型,用原机台架试验数据标定,使仿真模型计算准确后,研究了发动机设计参数几何压缩比以及米勒度对发动机性能的影响.以提高发动机热效率和降低排气温度为目标,利用神经网络建模与遗传算法对发动机设计与控制参数进行协同优化.优化结果表明,在保证发动机扭矩输出的条件...     

丰田汽车公司最新的环保型汽油机

<正>丰田汽车公司以低燃油耗与高功率为目标,开发了几款全新的环保型汽油机。(1)直列4缸2.5L汽油机(2AR-FSE型):2.5L2AR-FSE型汽油机应用阿特金森循环(膨胀比高于压缩比,可提高热效率)与四冲程汽油机的D-4S燃油直喷系统相结合的技术,实现了最大热效率38.5%的目标。所采用的新技术包括:新D-4S燃油直喷系统;双可变气门正时智能系统;多点活塞冷却机油喷嘴;低张力活塞环;排油量可     

提高CA10B型汽车发动机压缩比时应注意的几个问题

汽油发动机是根据奥托循环进行工作的,理想气体循环的指示热效率与压缩比之间的关系可用下式表示: η_i=1-ε~(1-k)式中η_i——指示热效率; ε——压缩比; k——循环指数,在室温下为1.41。从上式可看出,指示热效率是随着压缩比的提高而提高的。对解放牌CA10B型汽车发     

Atkinson循环发动机性能改进研究

本文中利用理论计算、结构及参数改进和试验标定相结合的方法,将某自然吸气Otto循环汽油机改为Atkinson循环混合动力发动机。首先通过减少活塞顶部凹坑容积将压缩比从10.5提高到13以克服Atkinson循环中由于进气门晚关所带来的有效压缩比的降低;然后利用AVL Excite Timing Drive软件重新设计了满足Atkinson循环要求的进、排气凸轮型线;最后通过发动机台架试验标定了Atkinson循环发动机万有特性下的过量空气系数、配气相位和点火正时等参数。试验结果表明:在保证动力性满足要求的前提下,改型后Atkinson循环发动机的燃油消耗率在整体上比原Otto循环发动机低得多,尤其在中低转速中大负荷时。另外,改型后Atkinson循环发动机的低油耗区域范围比原Otto循环发动机大得多,且低油耗区向低转速和较小负荷区域移动。改型后的Atkinson循环发动机最低燃油消耗率由原来的250g/(kW·h)降低到234.5g/(kW·h),达到了目标要求。