带有可变气门正时和升程的新一代V8发动机的开发

介绍了为Infiniti FX50车开发的新款5．0L V8发动机VK50VE。VK50VE发动机配备了能够对气门正时和升程进行连续控制的机构,即可变气门正时和升程（VVEL）机构,以及对进、排气凸轮轴都能控制的液力可变气门正时控制系统,即双可变气门正时控制（D—VTC）系统。与之前用于FX45车的VK45DE发动机相比,这款新型发动机能够在节气门全开时获得较高的动力性,同时提供更佳的燃油经济性。另外,通过VVEL和D-VTC优化气门正时,这款发动机的排放性能较之VK45DE也有所改善。介绍了VK50VE发动机的技术特点,以及新近为改善带有VVEL和D-VTC系统的废动机性能而开发的控制技术．     

Hyundai汽车公司连续可变气门升程汽油机的开发

开发了一种采用连续可变气门升程（CVVL）机构的汽油机。这一CVVL机构是韩国Hyundai汽车公司设计的，其特点是结构紧凑。CVVL汽油机的高度没有增加，因而可与基本型汽油机使用相同的车辆罩盖型线。基本型汽油机不采用CVVL技术，除气门系统外，其他发动机规格均相同。CVVL机构基于6杆机构设计，虽然在气门升程相同时，CVVL汽油机气门机构的摩擦高于基本型汽油机，但与Hyundai汽车公司生产的其他汽油机相比仍具有竞争力。与基本型汽油机相比，CVVL汽油机的燃油耗减少了5％以上，这主要得益于泵气损失和摩擦的减小。6杆机构具有较低的气门开启持续期一升程比，这对减小泵气损失有很大益处。新开发的CVVL机构拥有良好的动力学特性，并且气门升程曲线随发动机转速的变动最小，在标定转速相同的情况下，与基本型汽油机相比，CVVL汽油机的最大功率增加3％以上。CVVL汽油机在采用延迟点火冷起动之后的怠速运转很稳定，而延迟点火确保了催化剂快速加热。     

连续可变气门升程汽油机的管理系统

连续可变气门升程汽油机可按发动机转速优化气门升程和凸轮相位,以减小泵气损失,改善燃油耗和提高最大扭矩。为低燃油耗高功率发动机开发了一种能兼顾驱动性和低排放的新型控制系统。通过选用主从控制的新颖吸入空气管理系统可达到较低的燃油耗和良好的驱动性。为控制怠速,设计了新的、具有协同控制的二自由度滑模算法的控制器。该控制器可改善怠速稳定性,实现较低的怠速转速。为减少冷起动工况下的排放,开发了I—P控制与滑模控制算法相结合的点火定时控制系统。这样可使发动机转速平稳地达到目标值并促进催化转化器的激活。为减小各气缸间空燃比不一致的影响,利用具有扩展乎d调制算法的滑模控制机理,设计了一种新的优化控制器。通过将此控制器用于二次氧反馈,可精确控制催化器后氧传感器的输出,改善催化转化效率。利用这些新技术,可同时实现低的排放和好的驱动性,而不影响连续可变气门升程发动机独特的低燃油耗和高输出的优势。     

可变气门机构技术的发展与动向

可变气门机构现已几乎成为车用汽油机的标准配置，对提高发动机效率及降低发动机排放正在发挥较大的作用。介绍了可变气门机构的种类及结构，并较为详细地描述了可变气门机构的发展过程和采用的新技术，以及在不同时期对提高发动机性能所作出的贡献，也阐述了可变气门机构技术未来的发展动向。     

电机驱动可变气门正时系统的开发

为了满足低燃油耗、低排放和高性能的要求,新开发了一种电机驱动的可变气门正时（VVT—iE）系统。该系统最先用于丰田公司新款4．6L和5．0L的V8点燃式系列发动机进气机构。VVT—iE由连接到进气凸轮轴的凸轮相位调节机构和集成有智能驱动器的无刷电机组成。该电机驱动系统完全避免了液压带来的运行限制,降低了冷态碳氢化合物排放,也使燃油耗进一步降低。     

具备相位可变功能的机械式连续可变气门机构的开发

已开发出可广泛应用于车用发动机的新型气门相位及升程／持续角连续可变机构。新机构可在发动机运行过程中同时、连续改变气门相位和升程,以及气门开启持续角。多体动力学模拟定向研究预测到在初始设计阶段没有预见的问题,在未经试验的情况下改善了该机构的性能。单缸机气缸盖上的原型机成功运转至发动机转速7000r／min,达到了目标发动机转速范围。介绍该新型机构的开发过程及设计方案。     

适用各种发动机设计的可变气门配气相位技术

现代汽油机借助可变气门配气相位技术可获得更大的扭矩和更高的功率,同时降低燃油耗,并减少有害物质排放。迄今为止,只有双顶置凸轮轴发动机才能在整个运行范围内展现出这些优点,并只有在这种情况下才有可能改变进、排气门重叠角。而今,Mahle公司采用新颖的可变凸轮相位技术,可使可变气门配气相应技术应用于所有的发动机结构设计。     

用多连杆可变压缩比机构提高发动机性能的研究

介绍了一种采用多连杆机构的新型活塞一曲柄系统,它能改变活塞在接近上止点时的运动,从而获得与运转工况相匹配的最佳压缩比。只要选择合适的连杆机构并优化具体的参数,就可以在不增加原发动机尺寸或重量的情况下安装这种多连杆可变压缩比（VCR）机构。以前的文章中已清晰地说明了该VCR机构的特点,它能很容易地实现压缩比的连续可变控制。通过在膨胀冲程中对上连杆的垂直定向能减少由活塞侧推力引起的发动机摩擦。此外,通过连杆尺寸的优化设计可以实现类似简谐运动的活塞行程特性,从而降低由活塞二级惯性力引起的发动机噪声和振动,并减少曲轴扭矩的波动。将上述多连杆VCR机构应用于一台涡轮增压发动机,研究了它对发动机性能的影响。研究表明,在低负荷时提高压缩比和采用废气再循环,在高负荷时降低压缩比并提高增压压力,可以提高发动机的燃油经济性和输出功率。采用这种多连杆机构后的发动机活塞行程与传统发动机不同,类似于简谐运动。这种活塞行程的特征是接近上止点时活塞速度较慢,接近下止点时活塞速度较快。根据燃烧稳定性、时间损失、冷却损失以及摩擦情况,研究了在部分负荷工况下这种活塞行程特性对燃油经济性和最大功率的影响。     

Hyundai公司Kappa1．2L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（C02）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。     

Audi公司新一代1．8L增压燃油分层喷射汽油机（第1部分）——基础发动机及其热管理

Audi公司已成功将EA888型4缸汽油机系列的第3代机型,即1．8L增压燃油分层喷射汽油机投放市场。鉴于日趋严格的二氧化碳排放限值和未来的欧6排放标准,对该机型进行了全面改进,应用了众多的创新技术（例如,集成在气缸盖中的整体式废气冷却）,使用了缸内直接喷射和进气道喷射的双重喷油系统,以及采用双凸轮轴相位调节器的可变气门机构（Audi可变气门升程机构）。同时,运用新颖的全电动冷却液调节,使实施创新的热管理成为可能。介绍了这种新一代汽油机的基础发动机及其热管理。     

新开发的三菱可变气门正时V6汽油机

介绍了一款三菱公司为北美市场开发的新型运动型多功能车（SUV）OUTLANDER用的新型V6汽油机。自2004年以来,该公司在全球共同关注高性能、低燃油耗、低排放、轻量小型的背景下,不断开展车用汽油机的研究,2004年5月开始销售用于欧洲版COLT车的4A9型4缸发动机（1．3L、1．5L）;2005年10月开始销售面向日本国内市场OUTLANDER车的4BI型4缸发动机（2．4L）;2006年1月销售用于“i”（三菱公司的紧凑型车）的382型3缸发动机（0．66L）,随后,由6B3型V6发动机（3L）完成了新一代发动机的型谱图。6B3型V6发动机与其他新发动机系列一样,采用了可变气门正时机构、铝制机体及树脂可变进气系统等技术,实现了顶级水平的最高功率和最大扭矩性能,同时与以往三菱公司推出的6G7型3LV6发动机相比,质量约减轻25kg,并使燃油耗改善约5％。还采用了高性能催化器,满足了“加利福尼亚低排放车辆法”中规定的特超低排放车限值。与应对零蒸发排放法规的技术相结合,在紧凑型SUV车中,首次获得了3L级发动机的准零排放车认证。     

采用全可变气门机构的BMW公司V8双涡轮增压直接喷射汽油机

2012年6月,BMW公司将采用双涡轮增压技术的新型V8汽油机推向市场,该发动机采用汽油缸内直接喷射、Valvetronic全可变气门机构和双涡轮增压等先进技术,其主要开发目标是明显降低燃油耗和适度提高功率,同时推出4．0L机型,并且与BMWM公司采用相同基础发动机的新型BMWM5直接喷射汽油机具有较高的零部件通用率。新型V8汽油机首次同时配装于BMW公司新型6系GranCoup6轿车、5系GranTurismo轿车,以及6系和改进版7系轿车。     

以具备多连杆机构的可变压缩比系统提高发动机性能的研究

介绍了一种应用多连杆机构的可变压缩比（VCR）系统的基本结构及其工作原理,并描述了该系统实现压缩比连续可变控制的特点与潜力,以及设计紧凑、低振动、低摩擦的VCR原型机的方法。另外,还着重研究了VCR系统应用于涡轮增压发动机时对发动机性能的影响,以及改善燃油经济性等多种应用效果。     

三菱汽车公司的新型发动机及其智能怠速起停系统

三菱汽车公司开发了一种改善燃油经济性的新技术，其新型1．8L汽油机（4J10型）采用结构简单的连续可变气门机构（MIVEC），以及智能怠速起停（AS＆G）系统。     

AcuraRLX轿车用新型V63．5L汽油机的开发

本田公司应用最新的动力总成技术“地球梦科技”,开发了1款3．5I。V6汽油机。该发动机的总体设计目标是降低二氧化碳排放,并向客户提供驾驶乐趣。“地球梦科技”的理念旨在降低排放的同时改善燃油经济性。为达到这一目标,并为用户提供驾驶乐趣,采用了三级可变气门正时及升程电控技术和可变气缸管理系统。将这种配气机构技术与缸内直接喷射技术相结合,可提升3．3％的功率,并降低燃油耗20％。为满足中型豪华轿车对噪声及振动水平的要求,开发了新型发动机悬置系统,以改善3缸运行模式的发动机振动。阐述了带可变气缸管理系统及缸内直接喷射系统的三级可变气门正时及升程电控技术、减摩技术,以及新型发动机悬置系统的结构及优势。     

日产汽车公司新5．6L V8汽油机的开发

为了满足人们对更清洁汽车、更好燃油经济性和更佳发动机性能日益增长的需求,日产汽车公司开发了新VK56VD型汽油机。这款5.6LV8汽油机将被用于新InfinitiM56运动型豪华轿车。为了提高功率和效率,同时减少发动机对环境的影响,该汽油机采用气门动作和升程连续可变、汽油直接喷射等关键技术。介绍了VK56VD型汽油机的细节,以及所用技术的亮点和开发措施。     

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。     

2．0L涡轮增压进气道喷射与缸内直接喷射汽油机应用无节气门负荷控制策略的对比研究

对1台2．0L涡轮增压进气道喷射汽油机和1台对比用的2．0L涡轮增压缸内直接喷射汽油机进行了台架试验研究,这2台汽油机都采用全机械式连续可变气门升程技术的无节气门负荷控制策略。对比中使用的基础发动机是不带连续可变气门升程机构的缸内直接喷射涡轮增压汽油机。运行试验重点是研究部分负荷时的燃油耗及全负荷时的低速最大扭矩。在这2种发动机运行模式下,采用连续可变气门升程机构后,发动机性能比无连续可变气门升程机构的涡轮增压发动机更好。这是因为更好的涡轮增压器响应优化了扭矩特性。带连续可变气门升程机构的涡轮增压进气道喷射发动机的扭矩与涡轮增压直接喷射的基础发动机相当,但低速状态下扭矩比基础发动机更好。涡轮增压连续可变气门升程缸内直接喷射汽油机在全负荷低速状态下能获得最大扭矩。涡轮增压连续可变气门升程进气道喷射汽油机在降低燃油耗方面具有更大的潜力。     

利用进气流控制降低燃油耗和排放的研究

近年来，车用发动机不断追求高功率和低燃油耗，所以对能二者兼顾的可变进气流技术进行了模拟计算（流体动力学计算）和实机试验。通过部分阻挡进气歧管，使进气流偏向，从而改善燃烧和燃油耗，并用实车道路试验来验证改善燃油耗的效果。关于排放，以减少冷起动HC排放为目标，进行配组试验。特别是通过测量燃烧辉光，从表示油滴燃烧状况的后辉光分布与HC的关系着手进行分析。部分阻挡进气歧管后强化了空气流动，使燃油液滴分布明显偏向，致使HC排放增加，但形成能抑制油滴壁面附着的进气流时，发现后辉光和HC有所减少。     

具有共轨式燃油喷射系统的大型柴油机工作和燃烧过程听优化

瑞士苏黎世联邦技术大学内燃机及燃烧技术实验室和NSD（新苏尔寿内燃机公司）和ABB涡轮系统公司合作，对一台1420KW中速柴油机进行了优化，使其在发电运行时有害物排放量降到最低程度。采用了综合空气和燃油方面的各种措施，除了增压系统高压侧采用米勒方法和冷却的废气再循环外，还采用了共轨燃油喷射系统及可变涡轮几何形状的废气涡轮增压器。