一种减少二氧化碳和氮氧化物排放的有效解决方案

燃油耗低和低速扭矩大的涡轮增压柴油机动力总成在欧洲轻型载货车市场占有较大份额。预计,全球二氧化碳(CO_2)排放法规和用户对燃油价格的期望,会进一步迫使发动机提高燃油效率。但是,法规对氮氧化物(NO_x)和颗粒排放的限制可能会进一步增加柴油机动力总成的成本。对价格敏感度最高的1 400 kg以下紧凑型车型需要寻求一种替代方案,以面对CO_2排放限值的挑战,并保持对用户的吸引力。对小型化和降低转速的汽油机理念进行了研究,与此同时,通过提高平均有效压力来满足性能要求,以保持车辆良好的操控性能和起动性能。解决这一问题的关键措施是采用汽油直接喷射燃油系统。因为缸内汽油直接喷射和对进气进行分开控制,可以在不增加碳氢排放的情况下增强扫气效果。缸内汽油直接喷射还具有冷却充量的好处,有利于避免增压发动机的爆燃现象。研究了汽油直接喷射的几种可选方案,包括多孔式和单孔轴针式喷油嘴,以及侧向布置与中央布置的对比。对排量减小至1.2 L的涡轮增压3缸机和4缸机的基本结构进行了研究。减少气缸数有利于改善碳氢排放、热损失和扫气效率。从安装和成本方面考虑,减少气缸数也有一定好处,其次要考虑的是排气后处理系统。理论当量比燃烧涡轮增压直接喷射汽油机可以采用传统的三效催化转化器,故成本最低。分层燃烧直接喷射汽油机预计需要附加稀燃NO_x捕集器,而满足欧6标准的柴油机则需要附加柴油颗粒过滤器(DPF),并可能要采用NO_x后处理系统。虽然,目前对满足欧6 NO_x排放标准的后处理系统尚不了解,但增加的DPF、带稀燃NO_x捕集器的DPF,或带尿素选择性催化还原的DPF系统,都会使发动机在成本和安装方面面临挑战。对3缸涡轮增压直接喷射汽油机和其他发动机在降低CO_2排放与系统成本之间的价值权衡进行对比分析,并给出了结论。分层燃烧涡轮增压直接喷射汽油机与进气道燃油喷射4缸基本型汽油机相比,其CO_2排放量减少22%以上。采用可变气门驱动装置和传统三效催化转化器的理论当量比燃烧直接喷射汽油机的CO_2排放有可能减少18%。在欧6排放水平下,理论当量比燃烧涡轮增压直接喷射3缸汽油机动力总成具有理想的使用价值。在无稀燃后处理系统的情况下,如果3缸涡轮增压柴油机能满足NO_x排放标准的要求,则其价值能与汽油机的相当。因发动机本身NO_x排放较高而需要采用稀燃后处理系统的动力总成劣势明显。基于紧凑型汽车对价格的敏感性,根据价值分析预测,3缸涡轮增压直接喷射汽油机符合动力总成的选择要求。     

新型发动机技术信息

Ford汽车公司开发出一种新型发动机。它是一种缸内直接喷射、涡轮增压和可变气门控制的1．0L3缸汽油机。新型发动机首次被配装在将于2012年上市的B-Max汽车上。它达到4缸发动机所具有的功率，但燃油耗显著降低，并且二氧化碳排放处于100g／km水平。另外，该公司声称：将推出1款混合汽车用的自主研发的新型变速器。     

大众公司EA113系列2.0L-FSI燃油分层直喷式汽油机详解(二)

2003年大众公司在1.8L-5V-92kW进气道喷射汽油机的基础上为第2代奥迪(Audi)A3和A4轿车开发了一种新型横置式2.0L-4V-FSI分层直接喷射汽油机,除了将发动机功率由92kW增加到110kW使汽车的动力性得到了显著提高外,还使汽车燃油耗降低了大约1L/100km,同时更加舒适,并达到了当时欧洲实施的欧Ⅳ废气排放标准。这种采用汽油分层直接喷射(FSI)技术的直列4缸4气门汽油机成功地解决了传统汽车在功率、舒适性和燃油耗之间的目标冲突,表明汽油分层直接喷射技术始终是提高汽油机燃烧效率潜力最大的一种技术措施。2004年,大众公司在这种EA113汽油机系列平台基础上又开发出了世界上第一台涡轮增压缸内直接喷射2.0L-TFSI汽油机,功率为195kW,扭矩为350Nm。2010年,为了给奥迪运动型轿车配备动力性能更好的汽油发动机,又将上述涡轮增压2.0L-TFSI燃油分层直喷式汽油机的燃油过程移植到奥迪直列5缸自然吸气2.5L-MPI多点气门口喷射汽油机上,成功地开发出了功率250kW,扭矩450Nm的2.5L-TFSI增压燃油分层直喷式汽油机。本文将详细介绍4缸自然吸气2.0L-FSI燃油分层直喷式汽油机和5缸涡轮增压2.5L-TFSI燃油分层直喷式汽油机。     

“透过上海车展,看汽车新技术”系列报道之四 汽油发动机技术的发展趋势

在本世纪头10年间,车用汽油发动机的动力性能、燃油经济性及排放性能都得到了稳步提高,尤其是燃油经济性每年降低的幅度超过2%,这为降低二氧化碳排放做出了极大的贡献。实现这些进步的关键技术是缸内直接喷射技术及其燃油喷射系统、可变气门配气机构、涡轮增压以及高效率的排气后处理装置。     

大众公司FA113系N2．0L-FSI燃油分层直喷式汽油机详解（四）

2003年大众公司在1．8L-5V-92kW进气道喷射汽油机的基础上为第2代奥迪（Audi）A3和A4轿车开发了一种新型横置式2．0L-4V-FSI分层直接喷射汽油机,除了将发动机功率由92kW增加到110kW使汽车的动力性得到了显著提高外,还使汽车燃油耗降低了大约IL/100km,同时更加舒适,并达到了当时欧洲实施的欧Ⅳ废气排放标准。这种采用汽油分层直接喷射（FSI）技术的直列4缸4气门汽油机成功地解决了传统汽车在功率、舒适性和燃油耗之间的目标冲突,表明汽油分层直接喷射技术始终是提高汽油机燃烧效率潜力最大的一种技术措施。2004年,大众公司在这种EAll3汽油机系列平台基础上又开发出了世界上第一台涡轮增压缸内直接喷射2．0L—TFSI汽油机,功率为195kW,扭矩为350Nm。2010年,为了给奥迪运动型轿车配备动力性能更好的汽油发动机,又将上述涡轮增压2．OL—TFSI燃油分层直喷式汽油机的燃油过程移植到奥迪直列5缸自然吸气2．5L—MPI多点气门口喷射汽油机上,成功地开发出了功率250kW,扭矩450Nm的2．5L—TFSI增压燃油分层直喷式汽油机。本文将详细介绍4缸自然吸气2．OL—FSI燃油分层直喷式汽油机和5缸涡轮增压2．5L—TFSI燃油分层直喷式汽油机。     

TIGUAN汽车小词典

<正>TSI(涡轮增压燃油缸内直喷发动机)TSI意为涡轮增压燃油缸内直喷发动机。现在的TSI发动机拥有涡轮增压延迟保护功能,停车熄火后,如果涡轮增压器温度过高,冷却系统将继续工作一段时间,为涡轮增压器充分降温,确保TSI发动机与普通自然吸气发动机寿命相同。不同于传统的缸外喷射,TSI发动机采用缸内多点高压燃油喷射,高压油泵可以产生最高150bar的燃     

21世纪是柴油车的时代(二)

现代柴油机已开始采用直喷式燃烧室、四气门、电控系统、涡轮增压和中冷、可变截面涡轮增压器、废气再循环(EGR)、高压燃油喷射系统、废气后处理系统等，使柴油机的燃油经济性和排放性能得到明显提高，已可完全满足欧Ⅲ、欧IV甚至欧V排放法规。     

欧洲稀燃直喷式汽油车型评估

稀燃汽油缸内直接喷射燃烧是一种很有前途的燃烧技术,可在满足未来排放要求的情况下显著提高燃油效率。虽然在美国市场上部分车型已实现化学计量比汽油缸内直接喷射技术的商业化运作,却还没有稀燃汽油直接喷射车型出现,而这种车型已在欧洲市场上市。美国橡树岭国家试验室获得了1台配装2.0 L稀燃汽油直接喷射汽油机的欧洲产BMW 1系轿车,利用底盘测功器对其进行测量,分别在美国行驶循环(联邦测试循环)、公路燃油经济性测试循环和US06联邦增补测试循环,以及稳态脉谱下检测了发动机和排气后处理系统的性能和排放。在研究过程中,同时对车辆使用轻度混合动力技术(发动机起动-停车系统和交流电机智能控制)时的性能进行了评估。对试验数据作了分析,并根据美国市场对燃油经济性和排放所提出的要求,量化了稀燃汽油直接喷射与轻度混合动力技术的优缺点。这些数据经过整理后将用于开发和运用常规或先进的动力总成车辆的仿真。     

欧洲稀燃缸内直接喷射汽油机车型的评估

稀燃汽油缸内直接喷射燃烧是一种很有前途的燃烧技术,可在满足未来排放要求的情况下显著提高燃油效率。虽然在美国市场上部分车型已实现化学计量比汽油缸内直接喷射技术的商业化运作,却还没有稀燃汽油直接喷射车型出现,而这种车型已在欧洲市场上市。美国橡树岭国家试验室获得了1台配装2.0 L稀燃汽油直接喷射汽油机的欧洲产BMW 1系轿车,利用底盘测功器对其进行测量,分别在美国行驶循环(联邦测试循环)、公路燃油经济性测试循环和US06联邦增补测试循环,以及稳态脉谱下检测了发动机和排气后处理系统的性能和排放。在研究过程中,同时对车辆使用轻度混合动力技术(发动机起动-停车系统和交流电机智能控制)时的性能进行了评估。对试验数据作了分析,并根据美国市场对燃油经济性和排放所提出的要求,量化了稀燃汽油直接喷射与轻度混合动力技术的优缺点。这些数据经过整理后将用于开发和运用常规或先进的动力总成车辆的仿真。     

BMW公司320d型轿车用双功率涡轮增压柴油机

BMW公司开发了新型2.0 L 直列4缸柴油机。该发动机采用了电子控制可变喷嘴涡轮增压器,并与新一代共轨燃油喷射系统相结合,称为双功率涡轮增压柴油机。     

EGR对重型柴油机性能影响的试验研究

以某带有高压共轨喷射系统和废气涡轮增压系统的直列6缸重型柴油机为试验对象,研究了EGR率对其燃油消耗率、NOx和烟度等排放参数的影响,同时还着重研究了EGR耦合喷射压力和喷射定时参数调整及EGR冷却温度对以上参数的影响。结果表明,EGR能有效改善柴油机NOx排放水平,但会导致经济性下降、碳烟排放增加,也会给HC和CO排放带来负面影响;EGR耦合喷射参数的折中策略改善了消光烟度和(NOx+HC)的排放,同时降低了燃油消耗以及PM和CO的排放;降低EGR温度可提高柴油机的使用性能。     

福特与雪铁龙联合制造的2.2L DuratorqTDCi高性能柴油发动机

2.2L Duratorq TDCi柴油机采用第三代高压共轨燃油喷射系统、可变几何形状涡轮增压器、柴油微粒捕集器等新技术,使该发动机具有良好动力性、燃油经济性和达到欧Ⅳ排放标准的良好排放性能.     

缸内直喷技术在小型汽油机上的应用研究

在1台单缸发动机上进行了汽油缸内直喷研究,设计了燃油供应系统、燃油电控喷射及台架测试系统。对部分台架试验结果进行研究分析,结果表明:改装的小型缸内直喷汽油机动力性能和排放性能均有明显改善;喷射时刻对排放有重要影响;在缸内直喷分层难以实现时,缸内直喷均质混合方式也是可行的研究开发方向。     

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...     

Fiat公司极度小型化的2缸汽油机

新型0.9 L 2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,Twinair 2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-振动-平顺性性能也成了小排量发动机的新标杆。     

涡轮增压＋直喷大众TSI发动机的核心技术

TSI涡轮增压直喷汽油发动机是一款技术领先、性能优越、节能环保的发动机，它采用先进的涡轮增压和缸内直喷技术，显著地提高了发动机效率，不仅为车辆提供出众的动力性能，还为使用者带来更佳的燃油经济性。作为大众汽车先进汽油发动机技术的代表，TSI发动机正引领着未来发动机小型化的趋势。     

福特最新EcoBoost动力技术介绍

福特EcoBoost新动力技术是福特汽车公司近期可持续发展战略系统方案中的核心技术。目前,配备福特EcoBoost技术的四缸、六缸发动机产品集成了燃油缸内直喷、涡轮增压和双可变气门正时等技术,福特将此技术命名为SCTi(连续涡轮增压燃油直喷)。本文以蒙迪欧新致胜2.0LEcoBoost-SCTi(M14)发动机(代码为TNBA)为例,介绍其缸内直喷、涡轮增压及双可变气门正时技术。     

道路用中重型增压柴油机动力总成的瞬态行驶循环建模

用传统方法分析行驶循环燃油经济性时,运动学模型无法采集到增压空气处理系统中的瞬态差异。建立一维动力学性能仿真模型预测行驶循环燃油经济性,它包含了发动机和车辆模型的所有瞬态元素。令人感兴趣的瞬态技术是机械增压,其优点在于可改善增压响应,缩短达到最大扭矩的时间。评价了机械增压器离合器带来的好处。当前的美国6~8级商用车市场只采用涡轮增压柴油机。根据对车辆销售和二手卡车市场进行调查的结果,选择了3辆车和基本型动力总成。行驶循环的燃油经济性是仿真工作的主要输出。所有动力总成都符合美国环保署2010年排放法规要求。同时包括2种降低氮氧化物的方法:(1)仅采用高比例废气再循环,(2)采用低比例废气再循环+选择性催化还原装置的后处理系统。在工作过程中开发了2种采用GT-Suite的新型建模方法。高水准的动力学模型对中央处理器性能强度的要求更高,但提供的输出不能用更快运行的稳态或运动学模型加以解释。机械增压配置对增压响应的改进体现在车辆性能的提高,而又不增加额定的功率/扭矩比。与基本型涡轮增压动力总成相比,机械增压应用不同水平的降速,既可提高车辆性能或燃油经济性,也可使两者同时得以改进。还评价了机械增压器的尺寸和布置方式(在串联增压配置中放在压气机之前或之后),以及废气再循环回路的布置方式。在3辆车的应用中,均实现了燃油经济性的改善。     

采用进、排气门正时控制系统的新1.6 L 4缸直接喷射涡轮增压汽油机的开发

介绍一种采用汽油直接喷射系统和双连续可变气门正时控制系统的新1.6 L 4缸涡轮增压汽油机。较高的环境性能要求迫使汽油机必需进一步提高效率。同时,改善动力性能对于增强车型的竞争力及市场的认知度十分重要。为了满足上述要求,开发了一种1.6 L直接喷射涡轮增压汽油机。通过采用多种减摩技术,该机型达到了与2.5 L自然吸气汽油机相同的高动力性能,而且其较低的燃油耗可与排量较小的汽油机相媲美。此外,该汽油机达到了美国低排放车第2阶段-超低排放车和欧5排放法规要求的低尾气排放性能。该汽油机已被命名为MR16DDT,第1款配装MR16DDT汽油机的车型是Juke。详细介绍了该款新型汽油机采用的各项技术。     

即将到来的技术1 福特EcoBoost发动机

在传统汽油发动机的基础上,EcoBoost发动机进一步添加了燃油缸内直喷、涡轮增压和双独立可变气门正时系统这三大关键技术优势,不仅保证了澎湃的动力输出,而且优化了燃油经济性高达20％,并降低15％的二氧化碳排放。