小型4缸汽油机系列的设计和升级改进（第1部分）

在BMW公司的主持下，BMW公司和PSA公司合作开发了一种小型汽油机系列，这一系列具有进气道喷射自然吸气和缸内直接喷射增压2种机型。这是合作双方在降低二氧化碳排放方面迈出的关键一步。这种先进的小型汽油机系列在同等级排量的汽油机上首次应用了全可变气门机构（配气相位和气门升程调节）、体积流量可调的机油泵和可脱开的机械传动冷却水泵，并将双涡道增压器与缸内直接喷射相结合，同时充分挖掘了减少摩擦损失的潜力，以降低摩擦功率，使得所有机型的扭矩特性曲线更为丰满，燃油耗显著降低。自2006年起，这一技术被应用于BMW公司的Mini轿车，以及PSA集团Peugeot和Citroen的所有车型，2010年又进行了升级改进设计，在改善动力性能的同时，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。     

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。     

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。     

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。     

新型直列3缸1．2L机械增压汽油机

介绍新型1．2I．3缸HRl2DDR型汽油机，其开发目标是达到欧洲B级车市场最低的二氧化碳排放，并通过优异的动力输出性能来满足用户的驾驶乐趣。同时，该汽油机的开发目的也是为了满足日趋收紧的法规要求，以及将来取代轿车柴油机。2011年，该汽油机已被应用在日产汽车欧洲市场的Micra车型上，达到了新欧洲行驶循环的二氧化碳排放限值95g／km。为了降低燃油消耗率，通过提高压缩比，最大限度地提高热效率，并尽可能降低机械摩擦损失。通过汽油直接喷射系统优化燃烧。选择带有旁通阀和电磁离合器的机械增压系统，在不牺牲动力性的前提下实现更好的燃油经济性。详细介绍了HRl2DDR型汽油机及其应用的技术亮点。     

丰田汽车公司推出热效率达38％的低燃油耗汽油机系列

日本丰田汽车公司开发了具有高热效率的新型低燃油耗汽油机系列。该公司凭借混合动力专用发动机的开发经验,沿用其先进的燃烧技术和降低各类损失的技术,首次使量产汽油机最大热效率达到38％。所谓“热效率”,是指发动机等装置的能量效率数值化后的结果,即在燃料燃烧所产生的热能中转化为有效功的部分。也就是说,热效率越高,燃油消耗就越少。     

第3代IS轿车用的混合动力装置

Lexus轿车工程师为第3代IS轿车系列开发了第1代IS系列混合动力装置。这一全混合驱动系统配有1台功率105kW的紧凑型液体冷却电动机，l台全新开发的外形尺寸为2494cm^2的2．5L4缸阿特金森循环汽油机，功率133kW，压缩比为13．1。此外，结合采用优化的进气道几何截面和燃烧室几何截面、摩擦降低的活塞环，以及最新一代D-4S喷油技术，降低了燃油耗。     

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。     

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。     

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。     

前端皮带传动系统节能技术的开发

近年来,汽油机呈现向高性能、高效率和环保型动力装置发展的趋势。因此,在开发汽车发动机的性能和硬件时,高燃油效率成为重要的目标之一。发动机不仅要具备提供车辆行驶的动力,还要为用户带来愉悦的驾驶感受。采用前端皮带传动（FEAD）系统驱动发电机、空调压缩机和动力转向泵等附件。为此,发动机通常要消耗30％～40％的驱动功率。介绍通过开发FEAD系统零部件或机构实现汽油机高燃油效率的摩擦测量方法和试验规程。通过在装有专用扭矩仪的FEAD系统上测量原始摩擦扭矩,获得高燃油效率的基本数据,这种扭矩仪是专门为在曲轴皮带轮上测量FEAD系统摩擦扭矩设计的。此外,为了尽量减小韩国现代汽车公司开发和批量生产的Theta-II2．4L缸内直喷汽油机所使用的皮带传动系统摩擦,设计和评估了辅助皮带传动系统的新布局。分析结果验证了在FEAD系统上使用摩擦测量技术和试验规程所能获得的减摩效果。     

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。     

将内燃机摩擦减小到最低程度

降低摩擦为汽油机和柴油机进一步降低燃油耗和CO2排放提供了巨大的潜力。Daimler公司通过对实际案例的分析评价，得出最为有效的技术措施。     

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。     

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。     

KSKolbenschmidt公司的新型钢活塞

KSKolbenschmidt公司推出一种轿车发动机用的新型钢活塞。据制造商称，结合采用适配的活塞结构，可降低摩擦功率损失，根据不同用途，这种钢活塞可使发动机燃油耗降低4％。凭借材料优势，可大大缩小活塞裙部和气缸孔之间的安装间隙，进而在怠速和冷态工况点大幅改善噪声特性。2014年，这种轿车用钢活塞将被批量装用在OEM机型上。     

机车粘着性能的改进

介绍一种电磁系统，它对主动轮与钢轨间的摩擦相互作用起辅助作用。在机车上采用这种主动轮与钢轨磁性相互作用系统，可改进机车的牵引特性和制动特性，能大大地降低机车主动轮打滑所造成的损失，减小轮箍与钢轨的磨，提高运行安全性，改善生态环境和劳动条件。这种电磁系系统特别适用于高速运输。     

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。     

新型体外预应力体系预应力瞬时损失试验研究

为满足朔黄铁路T梁提载要求,针对桥梁的特点和构造,采用新型体外预应力体系对其进行强化加固。该体系的锚具、预应力束和转向器均与普通体外预应力不同,预应力损失不能直接按现行规范进行计算。通过24 m足尺梁张拉试验,利用IMC数据采集系统动态记录体外预应力筋在张拉过程中有效应力的整个变化过程,简捷准确地获取了新型体外预应力体系锚固损失、摩擦损失的试验数据。研究结果表明：体外预应力锚固损失为0．98％σcon,摩擦损失为1．6％σcon,摩擦因数μ为0．063。试验结果为该新型预应力体系的设计和施工提供了有效计算依据,也为今后改善体外预应力结构体系提供了参考。     

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。