丰田新型1.2 L ESTEC涡轮增压直喷汽油机

丰田汽车公司正在开发一系列符合经济型高热效率燃烧(ESTEC)开发理念的发动机。继2.0L缸内直喷涡轮增压发动机8AR-FTS投放市场后,介绍8NR-FTS发动机的开发。8NR-FTS发动机为1.2L直列4缸火花点燃式的小型化涡轮增压缸内直喷汽油机。基于8AR-FTS发动机相同的基本理念,8NR-FTS发动机集成了各种节能技术,诸如集成排气歧管的气缸盖、通过带有中间锁止装置的智能广角可变气门正时系统(VVT-iW)实现的阿特金森循环,以及为实现快速燃烧采取的缸内强化涡流。该发动机采用缸内直喷的直喷涡轮增压(D-4T)系统,替代了兼备进气道喷射和缸内直喷的涡轮增压高版本汽油机(D-4ST)系统。结合单涡道涡轮增压器和VVT系统的控制,实现了发动机低速工况下的高扭矩特性。该发动机还采用了起停控制策略,通过在第一个压缩的气缸内分层喷射,实现了快速无冲击重新起动。发动机可以匹配6档手动变速器(6MT)或无级变速器(CVT)。尤其在CVT模式下,通过换档控制,减小了涡轮增压器的滞后期;通过“常规”和“运动”两种驾驶模式的转换,能够实现具有驾驶乐趣的动力性能和出色的燃油经济性。     

一款1.5L缸内直喷汽油机的燃烧系统设计

基于进气道三维流场测试装置、定容弹喷雾试验台和光学单缸机测试系统组成的缸内直喷汽油机燃烧系统可视化开发平台,开发设计了满足设计要求的高性能进气道,并匹配了缸盖燃烧室和活塞,有助于缸内混合气的形成,提高燃烧速率;综合考虑排放与机油稀释量的基础上,优化设计了喷雾靶点。对所设计的燃烧系统进行了光学单缸机试验和热力学多缸机试验验证。结果表明,进气道和燃烧室组织引导的气流在缸内形成高滚流,对喷雾油束有强烈的弯卷作用,极大促进了均质混合气的形成,并减小喷雾碰壁的风险;喷雾靶点的合理设计有效避免喷雾油束与壁面的碰撞,减少了机油稀释率和起燃工况HC排放;所设计的燃烧系统搭载1.5TGDI发动机实现了80kW/L、最大扭矩250N·m、排放较低的性能指标。     

新型汽油机缸内直喷燃烧系统用电控系统的开发

介绍了基于射流燃烧系统的一种新型缸内直喷燃烧系统的研究开发，重点介绍了其中的电控系统。所开发的电控系统基于PC机，运用于DOS操作系统下，扩展性好，利用自动汉字小字库技术编制成中操作界面，兼顾操作方便和响应实时性，集成的数据采集系统可在对发动机 同时实现大数据量的采集和在线数据显示，试验表明，该套系统工作稳定可靠，能初步满足新型缸内直喷燃烧系统的要求。     

采用伸长结构的直喷汽油机喷油器的开发

对于汽车发动机降低排放和燃油耗的要求越来越高。在直喷汽油机方面必须解决一些技术课题,如缩短喷油器响应时期,提高燃油压力的耐受度和可变度,以实现最佳的燃油雾化及多次喷射。介绍了在喷嘴针阀的驱动部采用的伸长(拔长)结构的直喷汽油机用喷油器。它装备了新型电磁阀,并将转子与针阀设定为分体结构,同时利用转子的惯性提升针阀,能够适应喷油压力范围在3.5~20MPa,体积比传统喷油器缩小15%,质量减轻37%。     

点火时刻对缸内直喷汽油机燃烧过程影响的研究

利用计算流体力学(CFD)仿真技术,建立了某分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机(GDI)的计算模型.研究了点火时刻对该GDI发动机缸内燃烧过程影响的变化规律.结果表明,随着点火推迟,缸内最高燃烧压力降低,缸内温度先升高后降低,CO的排放逐渐降低;而随着点火时刻提前,最大放热率峰值先增加后减小.     

新一代2.0L4缸汽油机冷却系统的开发

为满足日益严格的全球燃油经济性要求,流量主动控制、缸间钻孔和快速加热等各种先进的发动机冷却技术得以应用。韩国现代汽车公司最近开发了新一代2.0L4缸汽油机,采用了几种新的冷却系统技术。从概念设计阶段到预生产阶段,总结了三维计算机辅助工程(CAE)分析在发动机冷却性能评价中的应用。对缸盖和缸体水套中的冷却液流动进行了研究,找出了最佳方案,并通过优化缸垫孔对其进行了进一步的改进。在制造首台试验发动机之前,进行了三维温度模拟,以满足工程样机阶段的开发标准。为降低发动机温度或提高生产率,在新开发的发动机上研究并实施了一些水套的设计,如快速加热的缸体水套隔板、集成EGR 冷却器的缸体、集成排气歧管的缸盖等。这些设计在试验阶段呈现了良好的效果。采用了三维热流CAE分析,对各系统进行了详细的物理现象研究,并提出了解决方案。结果表明,新一代发动机的冷却系统具有足够的热稳定性。     

缸内直喷汽油机多种燃烧模式的试验研究

基于量产增压缸内直喷汽油机,采用可变升程机构实现多种燃烧模式,在低升程下实现了均质燃烧、分层稀燃和均质压燃。试验结果表明:在转速2 000r/min,负荷0.2MPa,0.4MPa下,均质压燃的燃烧持续期最短,放热最快;在转速2 000r/min,负荷0.2MPa下,均质压燃的燃油消耗率最低,达到337g/(kW.h),同时均质压燃的NOx排放远低于均质燃烧和分层稀燃。     

基于非对称进气门升程技术的直喷汽油机油气混合过程的数值研究

为了深入研究非对称进气门升程技术的直喷汽油机缸内流动及油气混合过程,利用STAR-CD软件数值模拟了1 500转全负荷典型工况下发动机缸内的流动特性。对比分析了对称和非对称的进气门升程方案下,缸内的涡流比、滚流比、湍动能以及关注切面的流场分布和当量比等。结果表明:采用非对称进气门升程技术的直喷汽油机在进气和压缩冲程中除了能保持较强的滚流,还可以在缸内形成较强烈的涡流,这样使得缸内整体流动显著加强。另外,在点火时刻缸内的油气混合效果也有明显改善。     

基于LIVC和双VVT技术的增压直喷汽油机抑制爆震试验研究

在1台涡轮增压缸内直喷汽油机上,利用双可变气门正时(双VVT)技术结合进气门晚关凸轮轴(LIVC凸轮轴)来抑制爆震。在实现爆震抑制策略后,采用更高的几何压缩比来进一步提高热效率,改善发动机的燃油经济性。试验结果表明,在1 300r/min,200N.m这一典型的爆震工况点,通过减小气门重叠角,降低发动机扫气量,可以有效提高燃油经济性。推迟进气门和排气门相位均可以实现对爆震的抑制,结合使用LIVC凸轮,使得发动机抗爆震性能进一步大幅度提升。在原机9.3的压缩比下,点火角得以提前,接近最大扭矩点火角(MBT点)。将几何压缩比由9.3提高到了10.9后,抗爆震性能和原机相当,并明显改善了发动机的热效率,从而进一步改善了燃油经济性。     

基于快速原型系统的汽油机控制策略开发

介绍了发动机控制策略开发流程、模块开发和仿真测试。使用Mototron快速原型工具,针对1.8VVT发动机,按照V模式开发了基于扭矩结构的发动机控制策略,进行了台架和整车标定试验。试验结果表明,开发的控制策略可以较好地实现对发动机和整车的控制。     

基于Fe_3O_4-乙二醇纳米流体的直喷汽油机冷却水套传热研究

在乙二醇冷却液中添加Fe_3O_4纳米粒子作为直喷汽油机冷却液,利用CFD软件Fluent对不同浓度冷却液下直喷汽油机冷却水套的传热进行了三维模拟计算,并考虑纳米流体导热系数、比热容等物性参数随温度的变化来提高计算的准确性,计算得到冷却液的流场、压力场及壁面温度的空间分布。结果表明,与传统冷却液相比,以Fe_3O_4-乙二醇纳米流体作为冷却液能够提高内燃机的散热性能,水套壁面温度降低明显,且浓度越大冷却效果越好。     

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...