废气再循环对增压直喷汽油机热效率的影响

结合热力学第一定律和第二定律深入分析了EGR对增压直喷汽油机在全负荷和中等负荷时热效率的影响机理。全负荷时,EGR的引入可以消除缸内混合气加浓,增加工质比热容比,改善燃烧放热等容度,减少传热损失,从而提高热效率,但其燃烧不可逆损失增加;中等负荷时,EGR的引入除了上述几个因素的改善外,还减少了进排气行程的泵气损失,从而较显著地提高了热效率。尽管EGR使得燃烧过程中产生的不可逆损失增加,但在全负荷和中等负荷时汽油机的有效效率均得到改善。     

DVVT对缸内直喷增压发动机性能影响的试验研究

通过对GDI增压发动机进行DVVT扫点试验,研究了DVVT对GDI增压发动机外特性性能、部分负荷燃油经济性和怠速稳定性的影响。试验结果表明:对于试验发动机的凸轮轴型线而言,排气VVT的开启对发动机性能起到负面影响;外特性方面,中等转速工况采用较大的气门重叠角可提高体积效率;高转速采用较小的气门重叠角可提高充量系数;怠速和部分负荷工况下,较小的气门重叠角对改善发动机稳定性有一定帮助。     

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。     

建模技术在涡轮增压汽油机中的应用

一维发动机建模精度和计算速度的提高使发动机在开发过程中可以更大程度地依赖这种仿真技术。建模的效益体现在诸多方面:增加模拟迭代次数,以实现更好的优化;减少硬件原型迭代数,以缩短项目开发的时间和降低总成本。在最初设计阶段和整个项目中,都采用涡轮增压发动机系统的一维GT-Power模型进行辅助设计。该模型是采用Chrysler集团预测燃烧和爆燃的专利建模软件开发的。在这个项目的所有阶段,通过对预测结果与测功器数据进行系统地研究,提高了模型的精度。研究重点是通过一维GT-Power模型优化与测功器试验相结合,选择发动机压缩比和涡轮增压器,并减小各循环间变动和缸内变动。在出现上述变动时,发现从进气门和排气门倒流的残余废气、冷却的再循环废气、空气与燃油的混合气(仅针对进气道燃油喷射发动机)在本循环及下一个循环被重新分配到每个气缸。因此,进气门和排气门的倒流是导致在每个气缸中产生变动的主要因素之一。据此,通过一维GT-Power模型优化,并结合气门设计工程师的输入参数,设计了1组新的气门升程曲线。结果表明,使用该方法后,在燃油耗、废气再循环耐受性和发动机稳定性及发动机性能改善方面均产生了效益。     

发动机废气涡轮增压知识问答（三）

旁通阀是限制涡轮增压器最高增压压力的保护装置。随着发动机转速的升高。涡轮转速急速升高．增压的压力也增高。如果增压压力过高将引起发动机出现爆燃等故障。因此,在涡轮增压系统上设置了排气旁通阀,它的功用是控制涡轮增压的最高压力不超过规定值。     

增压比对汽油机燃烧及性能影响的试验研究

在一台2.0L涡轮增压汽油机上试验研究了全负荷工况下转速和增压比对发动机燃烧和性能的影响.结果表明,加大增压比提高了压缩行程的缸内压力,发动机的动力性大幅度提升,增压比每增加0.1个单位,缸内压力增加0.03～0.05MPa,转矩增加12 ～15N·m.同一转速下的瞬时放热率峰值随着增压比的增加而增大;滞燃期随着转速的...     

编者的话

利用创新技术对传统内燃机汽车进行优化,是当前实现汽车节能减排最为现实可行,也是最有必要的途径。作为减少CO2排放、提高燃油效率最为经济的方法,小型化发动机已经在越来越多的车辆上使用。在技术层面上,小型化汽油发动机的核心技术包括直喷、涡轮增压或机械增压、分层燃烧、均质燃烧技术等,小型化柴油发动机的核心技术则包括共轨直喷、可变截面涡轮增压器、可变气门正时等。     

火花辅助点火均质充气压缩着火的瞬态控制技术

近几年,随着人们对减少CO_2和其他温室气体排放的技术需求逐渐增加,汽油均质充气压缩着火(HCCI)燃烧方式已获得认可,该技术依靠稀薄燃烧实现低氮氧化物排放和高热效率。然而,汽油机HCCI对缸内温度变化的耐受度很低,因此,在瞬态工况下运行时易发生爆燃和失火。用1台四冲程自然吸气汽油直喷发动机验证了HCCI的瞬态控制,该发动采用可变气门正时和升程的电子控制系统,来优化HCCI的进排气。介绍了引入外部废气再循环的化学计量火花点燃与HCCI着火的切换控制,以及在HCCI运行范围内发动机负荷和转速的变化。     

DISI甲醇发动机分层稀薄燃烧试验研究

研究了直喷火花塞点燃式（DISI）甲醇发动机1600 r／min和1200 r／min转速下整个负荷工况内分层稀薄燃烧对性能、燃烧及排放的影响。结果表明：DISI甲醇发动机在整个负荷工况内的一系列特征与柴油机和汽油机有很大不同,缸内混合气分层质量及燃油缸内空间分布对不同转速下的燃烧特性有显著影响;1200 r／min时热效率大、运转稳定,燃烧前期缸压和放热率优于1600 r／min时;大负荷时DISI甲醇发动机分层稀薄燃烧的经济性和排放性都比较好,但小负荷时的经济性和排放性较差,有待改善。     

浅析汽油机爆燃的危害与控制

爆燃是一种极不正常的燃烧现象。发动机工作时,燃烧室末端的可燃混合气在正常火焰前锋到达之前,由于受高温和高压的影响,生成大量极不稳定的过氧化物而自燃,形成爆炸性燃烧,此时混合气的燃烧速度往往比正常值高出几十倍甚至上百倍、其燃烧压力和温度都以瞬时、局部地增加,这种燃烧被称为爆燃。 产生爆燃的原因除发动机自身结构以外,使用中主要有发动机的高负荷低转速、点火提前角过大、混合气浓度偏高、燃油品质差、燃烧室内积炭过多、发动机过热等。     

奇瑞捷豹路虎2.0T汽油发动机 匹配车型:揽胜极光

正专家点评:INGENIUM 2.0T涡轮增压发动机是一款技术应用比较全面的发动机,比如缸内直喷、低惯量转子涡轮、双平衡轴等。尤其是进排气双可变气门正时,对排气门的相位调节能够保证在发动机低转速时排出更多的废气驱动涡轮,减少涡轮迟滞现象,其效率表现突出。揽胜极光所搭载的INGENIUM 2.0T发动机出自于福特的EcoBoost 2.0T涡轮增压发动机。最大功率为177kW/5500rpm,最大扭矩为340Nm/1750rpm。该发动机采用了铝制缸体、缸盖以及油底壳轻量化设计。在技术方     

汽油发动机爆燃的危害及控制

爆燃是指发动机工作时一种不正常的工作现象。发动机工作时,当燃烧室末端的可燃混合气,在正常火焰前锋到达之前,由于受高温、高压的影响,生成大量的性质极不稳定的过氧化物而自燃,形成爆炸性燃烧。此时,混合气的燃烧速度往往比正常值高达几十倍,甚至上百倍。其燃烧压力、温度都将瞬时、局部地增加。这种状态的燃烧,称为汽车发动机的爆燃。 产生爆燃的原因,除了发动机的结构外,使用中主要有:发动机的大负荷低转速、点火提前角过大、混合气浓     

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。     

汽车涡轮增压器的正确使用

废气涡轮增压器是利用发动机排气的压力波来推动涡轮旋转,并以此来带动涡轮另一端的叶轮压气机,使叶轮以1040转/分的转速旋转,强制将空气压入气缸,以增加空气的充入量。同时,燃油的喷射量也会相应增加,使涡轮增压发动机的功率比自然吸气型发动机的功率提高了20%～40%。由于燃烧完全,机械效率提高,燃油消耗降低,排气污染也有所改善。此外,这种发动机还可在不改变缸径、缸体、缸盖等零部件的情况下,依靠增压方式来扩大发动机的功率范围,并由此不仅可以显著降低生产成本,而且减少了市场配件的品种,还使发动机的单位功率质量大大地减小。正因为…     

上海大众帕萨特轿车发动机技术特点

德国大众公司的 4缸 2 0气门发动机首次用于批量生产的轿车上。该发动机每缸 3个进气门 ,2个排气门 ,这样使燃烧室空气混合更快、更均匀 ,发动机排气更迅速、更彻底。燃烧室空间得到更充分利用。采用可变凸轮轴结构 ,改变进排气正时 ,使发动机在高转速时获得尽可能高的功率 ;低转速时 ,极大地降低燃烧不平稳性 ,提高扭矩。采用可变截面进气管 ,即根据发动机转速和负荷的不同 ,借助气门开关 ,改变进气路线的长短。高转速时进气通道变短 ,可减少空气流动损失 ,提高高速功率 ;低转速时 ,进气通道变长 ,以提高进气流速 ,增加低速扭矩。由于采用…     

“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。     

东风雪铁龙EW10A发动机可变气门正时系统结构与原理

正在传统发动机上,进气门和排气门的开闭时刻是固定不变的,气门叠开角也是固定不变的,这些数据是根据试验取得的最佳配气相位。然而发动机转速和负荷变化时,其进气量、排气量、进排气流的流速、进气及排气行程的持续时间、气缸内燃烧过程等都不一样,对配气相     

采用Comprex气波增压器的二级增压

要想提高车用发动机的比功率和热效率,通过增压达到高的进气管压力是一种有希望的途经。若应用涡轮增压,只有采用复杂的控制元件才能在宽广的转速范围内得到高的发动机扭矩和在负荷增加时快速响应,例如海帕巴系统。气波增压器和涡轮增压器联合工作则是满足这一专门要求的一种简单的系统。     

正交设计法在涡轮增压发动机开发中的应用

基于一台2.0 L四缸涡轮增压汽油机,在设定的转速和负荷工况下,通过调节进气门提前角(VVTi,Variable Valve Timing-in)、排气门推迟角(VVTo,Variable Valve Timing-out)、废气再循环(EGR,Exhaust Gas Recirculation)率、点火提前角(SA,Spark advanced Angle)和空燃比(AFR,Air Fuel Ratio),进行涡轮增压发动机的性能开发,实现最佳的缸内燃烧和最低的燃油消耗与排放;同时,利用正交设计法分别对VVTi、VVTo以及EGR率排列组合进行优化设计,并进一步试验。结果表明:对于3因子4水平的系统试验,利用正交设计法可以减少50%~75%的试验次数。在发动机转速为2000 r/min,制动平均有效压力(BMEP,Brake Mean Effective Pressure)为500 k Pa,理论空燃比和最大制动转矩(MBT,Maximum Brake Torque)点火角工况下,与正交设计法中的试验组相比,当VVTi为40°CA,VVTo为30°CA,EGR率为8%时,发动机的燃油经济性最佳,此时的燃油消耗率为265.39 g/(k×Wh),但燃烧稳定性会受到一定影响,同时燃烧持续期会延长。此时,HC排放有所增加,CO和NO_x排放降低。     

两级相继增压对柴油机低负荷性能影响的试验研究

为综合提升陆用与船舶柴油机中低转速工况动力性、经济性和排放性能，搭建发动机性能试验台架，分别从增压系统性能、柴油机燃烧和整机性能三个方面，对比研究了低压级增压、高压级增压、两级增压和两级相继增压四种增压方式对某型柴油机的性能影响。研究结果表明：柴油机运行在推进特性中低转速工况下，与其他增压模式相比，两级相继增压模式能显著提高进气流量，而不引起增压压力的大幅度增加，缸内最高燃烧压力远离极限值，因此可适当增加喷油量，实现中低转速工况较高的扭矩输出；在高温富氧燃烧条件下虽然NO_x排放略有增加，但两级相继增压模式通过排气能量的合理利用，获得了泵气功的收益和燃油消耗率的降低；在推进特性30%负荷下，与低压级增压相比，两级相继增压泵气平均有效压力提升0.019 3 MPa,燃油消耗率降低4.9 g/（kW·h）,经分析得出两级相继增压为柴油机在低负荷工况下最优的增压模式方案。