小型4缸汽油机系列的设计和升级改进（第2部分）

BMW公司和PSA公司合作开发成功一种1．4～1．6L的小型汽油机系列。这种先进的汽油机系列除了采用全可变气门机构、双涡道增压器、可调式机油泵和冷却水泵之外，还进一步改善了燃烧过程，减少了泵吸损失，降低了曲柄连杆机构和配气机构中的摩擦功率，同时不断地挖掘减少摩擦损失的潜力，使得所有机型的扭矩特性曲线更为丰满，燃油耗显著降低。2010年又进行了升级改进设计，在改善动力性能的同时，其燃油耗和排放大幅度降低，令世人所瞩目。这种集成了当代最先进技术的汽油机系列堪称同类型汽油机的典范，其在设计和升级改进方面的成功经验值得国内同行借鉴。     

BMW公司3缸直接喷射汽油机的热力学

BMW公司在可变气门机构、废气涡轮增压和汽油缸内直接喷射等技术基础上开发了发动机标准组合部件,未来,它们将被应用于BMW公司的所有汽油机。同时,研究证实,为了充分挖掘燃烧过程的潜力,0．5L被认为是最佳的单缸排量。因此,BMW公司针对140kw以下的功率需求．开发了一种1．5L直接喷射汽油机。介绍这种机型的热力学潜力。     

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。     

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。     

Audi公司新型3．0L涡轮增压燃油分层喷射V6直接喷射汽油机

2004年曾介绍过1款3．2L燃油分层喷射V6直接喷射汽油机,2006年又推出1款采用Audi可变气门升程系统和可调机油泵的替代机型,2008年再次推出1款3．0L涡轮增压燃油分层喷射V6机型,它是Audi公司首款增压直接喷射汽油机,使V6系列动力总成的品种向更高功率扩展,进一步展现了Audi轿车运动型动力性能的品牌特色。     

Audi公司新一代1．8L增压燃油分层喷射汽油机（第2部分）——混合气形成、燃烧过程和增压

Audi公司已将卓有成效的EA888型4缸汽油机系列的第3代机型——1．8L增压燃油分层喷射汽油机投放市场。这种汽油机经不断地降低摩擦功率、优化燃烧过程,以及采用单涡道涡轮增压器和电动废气放气阀等新的增压技术,进一步提高了有效功率和燃油。效率,并能满足全球未来最严格的废气排放标准要求。介绍了新机型的混合气形成、燃烧过程和增压。     

高增压汽油机的两级增压方案

汽油机缩缸强化降低CO2排放已成为一种发展趋势,并有可能通过开发汽油缸内直接喷射而使其成为可投产的成熟产品,同时建立起增压汽油机喷油定时和充量更换的新自由度。因此,FEV发动机技术公司在当前的开发周期中,正在讨论以排量明显减小的发动机方案替代现有的汽油机结构系列。     

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。     

BMW公司喷束引导式汽油直喷燃烧系统的潜力

介绍了BMW公司的喷束引导式汽油缸内直喷燃烧系统,它解决了壁面引导和气流引导的第一代缸内直喷燃烧系统的最大问题。由于喷油器中置,喷束引导式系统提供了火花塞附近的分层混合气,并显著降低了湿壁效应。外开式压电喷油器的低喷雾贯穿度和高喷雾稳定性可使分层汽油机的运行脉谱拓宽到更高的负荷和转速。压电驱动使喷油器针阀开启非常迅速,能以极短的时间滞后完成多次喷油,可以灵活地标定,以提供高效的燃烧,使未燃HC、CO的排放很低。与传统的节流式汽油机相比,喷柬引导系统在新欧洲测试循环下可节省燃油约20％。此外,与涡轮增压的进气道喷射汽油机相比,BMW的喷束引导式缸内直喷燃烧系统具有很大的气门重叠角,气缸得到完全扫气、不留残余废气的运行策略导致在很低的发动机转速下也能得到极好的全负荷性能,发动机的动态响应得到改善,因此很适合涡轮增压。     

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。     

Audi公司新一代3．0L V6涡轮增压直喷式柴油机（第1部分）——设计与机械结构

2003年,第1代Audi 3．0L V6涡轮增压直喷式柴油机投入批量生产,2010年推出了第2代新机型。这种全新机型降低了燃油耗和排放,提高了动力性能,同时显著减轻了发动机质量。上述目标是在大量技术创新,尤其减小机械摩擦损失和轻量化结构设计的前提下得以实现的。经过热力学分析,Audi公司进一步改进了老机型的4气门燃烧方式,并采用了改进的串联压电式共轨系统,最大共轨喷射压力可达200MPa,而且,为了提供更好的瞬态响应,对涡轮增压器也进行了改进。     

排量减小50％、效率提高30％的直接喷射汽油机

Mahle公司对内燃机缩缸强化的潜力进行了研究,并于2007年作为一种新技术推出1款3缸1．2L直接喷射汽油机。当然,这种当时新开发的示范性机型尚无法为其开发目标值提供佐证。然而,这种3缸直接喷射增压汽油机达到了比2．4L自然吸气汽油机更好的全负荷特性指标,在保持功率特性的同时,使新欧洲行驶循环的燃油耗和二氧化碳排放降低了30％以上。     

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。     

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。     

短讯5则

Alfa Romeo公司在意大利开发了一种新型缸内直接喷射涡轮增压发动机,将于2013年初在PratolaSerra市的FMA工厂投入生产。这款既可横置又可纵置安装的新型4缸发动机的排量为1．8L,最大功率达到221kw,而且,还能满足未来欧6排放标准和美国第2阶段第5级排放标准。这款全铝合金制造的发动机装用一种20MPa缸内直接喷射系统,可变气门机构,以及高功率的涡轮增压器。     

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。     

Hyundai公司新一代1．8L汽油机

Hyundai公司开发出1款新型1．8L汽油机,以替代紧凑型及中型轿车上的老机型。该汽油机首次被配装在2011年亮相北美市场的Hyundai公司新款Elantra汽车上。通过应用双连续可变气门正时系统,以及能获得中、低速大扭矩和高速大功率的两级可变进气系统,这一新机型实现了高动力性能和低燃油耗。此外,优化了下部结构件和进气系统零部件,与此同时,也十分重视减轻部件质量,以降低噪声水平。该汽油机符合美国特超低排放车和欧5排放法规。简要介绍了新一代1．8L直列4缸汽油机（Nu汽油机）,以及为提高动力性能、减少燃油耗、降低排放和振动噪声而采取的各种相关技术。     

2013年型Accord轿车用2．4L直列4缸汽油机的开发

全新开发的2．4L带智能可变气门正时及升程电控系统的4缸直喷汽油机是本田公司下一代机型,应用了带多孔高压喷油器的直喷系统,实现了低二氧化碳排放和高功率输出。对气缸盖进气道和燃烧室形状、喷油器喷雾形状,以及燃油喷射控制都进行了优化,以确保形成均质混合气,实现稳定、高效的燃烧。全新的发动机结构使摩擦也得到降低。新型发动机的功率和扭矩都增加10％,燃油耗则降低5％。配装新发动机的2013年型Accord轿车配合高效率无级变速器,以及改进后的底盘,使组合行驶工况燃油耗降低11％,并达到美国加州空气资源委员会排放法规中准零排放车级别的排放要求。此外,新结构的发动机减轻了质量．并通过优化气缸体刚度。使噪声一振动一平顺性性能优于旧机型。     

环保型中速柴油机

在世界范围内对中速柴油机的减排法规趋于严格，因此，Caterpillar Motoren公司在2000年制定了所谓ACERT规划。通过缸内技术，降低了NOx和碳烟的排放量。本文将提供有关稳定状态或过渡工况下的减排结果。为改进排放性能，使用一台6M20型柴油机，对基本结构进行了调节，从而使排放值比现有的MARPOL73／78AnnexⅥ法规的NOx排放限值低30％。该柴油机配有可变的共轨喷射系统和一套可变的气门驱动机构，这可使燃油和空气系统的性能在很宽的范围内变化。开发目标是降低碳烟排放而又不延长加负荷时的加速时间。喷射系统的进油定时和供油规律对碳烟排放有很大影响。在这一方面，为产生更高的增压压力而对关闭Miller循环的时机选择和对喷油系统的调整起到很大作用。     

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。