减小摩擦降低汽油机的燃油耗和排放

为了降低燃油耗和排放,减小发动机的内部摩擦和摩擦学影响的研究已成为未来发动机发展的主攻方向之一。为了针对现有和未来产品的摩擦进行更深入的优化研究,Mahle集团投入了大量研发经费。在此研发工作的大背景下,除了对逐个零件直接进行优化外,还专门围绕组件优化对发动机整机摩擦特性的影响进行了研究。这一研究在一台2L轿车增压直接喷射汽油机上进行。     

可变进气歧管在发动机部分负荷工况降低C02排放的潜力

可变进气歧管除了能提高发动机的全负荷工况性能外,还对部分负荷工况性能有益处。在MANN4-HUMMEI。公司和IAV公司的共同研究项目中,研究人员在现有的2款汽油机上,按新欧洲行驶循环验证了可变进气歧管降低CO2排放和燃油耗的潜力。     

高功率低燃油耗的新一代蜗壳式增压器

德国HandtmannSystemtechnik公司重新启用蜗壳式增压器的理念,以期通过增压提高汽油机的功率,并对其进行了全面的改进。这一项目的合作伙伴Bertrandt公司对发动机工作过程进行仿真,证实了蜗壳式增压器相比其他增压系统所具有的优越性。介绍了HandtmannSystemtech—nik公司的蜗壳式增压器在发动机缩缸强化理念中的应用。单级和两级蜗壳式增压器适用于汽油机和低排放柴油机。     

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。     

以同时降低燃油耗和排放为目的的两级增压系统研究

为降低重型柴油机的实际燃油耗和排放,对采用不同低压涡轮流量和进气控制策略的2种两级增压系统进行对比研究。结果表明,所选择的增压系统可在发动机宽广转速及负荷范围内获得更高的增压压力,如再结合较高的压缩比,就能在改善车辆实际行驶工况排放性能的同时,降低燃油消耗率。     

21世纪柴油机燃油经济性和排放的关键技术

讨论了下一世纪柴油机燃油经济性和排放所需求的关键技术的现状。这些关键技术涉及到三个方面的问题，即燃料问题、燃烧系统问题和排气后处理问题。所取得了一些新进展包括电控直列燃油泵、中央布置的喷油器以及四气门气缸盖的应用。从长远的角度看，需要将这些新技术很好地结合起来以使柴油机具有竞争力。     

2013年车用发动机排放控制回顾（下）

回顾2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,这有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使发动机效率明显提高。回顾汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。下半部分介绍车用发动机排放控制技术的发展。     

降低颗粒排放对直接喷射汽油机的新挑战

全球废气排放法规正日益收紧,除了直接喷射汽油机颗粒质量排放限值普遍收紧之外,首次计划实施汽油机颗粒数排放限值,因此,降低颗粒排放越发成为汽车及内燃机产品研发人员关注的问题。德国柏林汽车与交通工程有限公司详细分析了影响直接喷射汽油机废气排放中颗粒数的各种因素,提出了在批量生产中降低颗粒排放的措施,并在批量生产方案中验证了这一措施。     

2013年车用发动机排放控制回顾（上）

回顾了2013年汽车排放法规和车用发动机排放控制技术的重要进展。介绍该领域排放法规的主要进展,包括美国建议收紧轻型车污染物排放标准,以及欧盟制定车辆实际行驶排放标准的情况。在应对严重的空气质量问题方面,中国和印度出现值得注意的转变。简要阐述了发动机燃油的发展状况。估计目前正处于石油稳定供应的初期阶段,有可能使燃油价格保持稳定。轻型车和重型车的发动机技术促使效率明显提高。回顾了汽油机和柴油机在满足现行氮氧化物和温室气体排放法规方面取得的重要进展。证实或不久将证实,重型发动机可以采用常用的方法达到50％有效热效率。回顾了包括选择性催化还原系统和选择性催化还原过滤器在内的氮氧化物控制技术进展,重点是低排气温度下的氮氧化物减排,以及各种部件的整合和控制。柴油机的颗粒减排技术正在围绕积灰特性和选择性催化还原一体化方面发展。直喷汽油机使用的颗粒捕集器正在快速发展,在某些情况下,这种捕集器的背压、点火特性和减排功能已与三效催化转化器的十分接近。氧化催化转化器的发展涉及一些棘手的问题,如排气中碳氢化合物和CO较高时的低温减排性能,以及甲烷氧化问题。讨论了汽油机气态排放物控制技术的主要进展,重点是发动机标定与排放控制系统的匹配,以及稀燃汽油机的排放控制。上半部分介绍排放法规、燃油,以及发动机技术的发展情况。     

清洁柴油车采用替代燃烧方式、进气流主导控制和排气后处理系统的试验研究

为了达到美国第2阶段（Tier2）第5级（Bin5）排放目标,在1台2．2L涡轮增压直喷式柴油机上采用由富油和接近富油燃烧的替代燃烧方式,以及用于精确燃烧控制的进气流主导控制系统和带稀氮氧化物捕集器（LNT）的四效催化系统组成的新型柴油机系统。还研究了催化器温度控制、带或不带后喷射的氮氧化物再生、脱硫和颗粒氧化。采用一种批量生产的稀燃汽油机,用LNT进行相当60000mile的老化。由US06和FTP75试验循环确认,在较好的噪声、振动和平顺性、较少燃油耗和平稳瞬态运行的情况下,车辆能符合Tier2 Bin5排放法规要求。     

降低直接喷射汽油机未燃排放物的研究

通过一种独特的混合气形成方法,使直接喷射火花点火汽油机在低负荷分层燃烧时的效率得到改善。使用扇形燃油喷雾,使混合气中的燃油分配更均匀。并通过一个局部隔热的活塞和高温废气再循环（EGR）进一步降低了未燃排放物。为了达到局部隔热的目的,使用钛合金隔热板,从而使该区域因喷雾撞击提高了表面温度,并消除了湿壁现象。即使在利用高EGR率降低NOx排放的情况下,高温EGR也阻止了火焰传播的衰减。     

利用机械增压器降低柴油机瞬态工况排放的研究

一般来说，涡轮增压发动机有增压延迟，而机械增压发动机则不存在这个问题。为了满足日本新长期排放法规，在1台柴油机上安装了机械增压器，由此改善了柴油机瞬态工况和低速扭矩工况的增压特性。在瞬态工况应用更高的废气再循环率，降低了排放。介绍了柴油机使用机械增压的优缺点。     

采用超高喷射压力降低重型非道路用柴油机的排放

利用广泛的发动机试验和运行循环仿真,确定了在非道路瞬态循环和特定用途中降低运行成本的潜力。采用1台6缸柴油机作为试验发动机,配装电装公司第4代G4S共轨喷油系统,能够达到300MPa的喷射压力,并采用FEV公司的先进重型燃烧系统。基本型发动机在装备喷射压力达200MPa左右的现代喷油系统时,在不带后处理装置的前提下可满足美国第4阶段中期排放标准。电装公司的G4S喷油系统除了能达到300MPa的喷射压力外,还具有静态防漏喷油功能,因此对于给定的喷油量,可最大限度地减少建立压力所需的泵油能量。     

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。     

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。     

通过进气增氧燃烧降低机车柴油机NOx和颗粒排放

介绍一台供试验研究的机车柴油机(EMD 567B双缸机)通过进气增氧燃烧获得的运行和排放结果。在对进气氧浓度、供油量和喷射定时进行优化的情况下,颗粒和NOx排放量可同时降低。采用外源供氧,优化运行,颗粒和NOx排放量分别降低约60％和15％～20％。增氧燃烧还可提高总功率、降低最大爆发压力以及降低燃油消耗率。在标准峰值爆发压力下,总功率增大约15％～20％,而总燃油消耗率降低2％～10％(因负荷而异)。     

高效汽油机用的电晕放电点火系统

为了进一步降低燃油耗,未来的汽油机将以稀薄空燃混合气和较高的平均有效压力运行。Federal—Mogul公司面临这一挑战,并开发出一种电晕放电点火系统,目的是在高平均有效压力下能可靠地点燃过量空气系数大和废气再循环率高的混合气。发动机试验表明,这种新型点火系统具有高达100A的直接节油效果。     

Fiat公司极度小型化的2缸汽油机

新型0．9L2缸增压汽油机是Fiat动力传动技术公司发动机开发的重要里程碑。被命名为“Twinair”的汽油机是极度小型化的杰出代表,不仅其总排量被减小,而且气缸数也减少了。通过废气涡轮增压与Multiair可变气门机构相结合,达到了出众的发动机功率,即相当于排量比其大50％的自然吸气发动机的功率,而且至少节油25％,废气排放满足目前实施的欧5排放标准。此外,Twinair2缸汽油机的整个系统是按欧6排放标准要求设计的。由于采取了全面的优化措施,其噪声一振动一平顺性性能也成了小排量发动机的新标杆。     

美国机车制造商致力于降低排放和燃油消耗

简单介绍了美国GE公司和GM公司的EMD为满足当前和未来铁路市场的需要，在改善内燃机车燃油效率、减少排放、提高可靠性和降低运营成本等方面所做的研究开发工作。     

满足日本新长期排放法规的大型卡车用柴油机

日野公司为大型卡车开发出先进的A09C柴油机。该发动机通过应用多项新技术，满足了低排放和低燃油耗的需求。详细介绍了A09C柴油机的新技术和配置。