车用发动机增压及拓宽涡轮增压器工作范围的技术动向

自2008年秋季以来,汽车行业受全球经济低迷的影响,遭受了极大的打击。同时,涡轮增压发动机的数量也持续减少。另一方面,混合动力车和电动车近年来备受关注。但不管怎样,对于提高功率及降低燃油耗的目标来说,涡轮增压发动机仍是极具吸引力的,因为在未来的数十年内,内燃机仍将是汽车的主要动力装置。因此,柴油机和汽油机都在持续不断地研发各自的涡轮增压新技术,例如可变截面涡轮增压,以及扩大工作范围的压气机等。基于大量的已公开发表的论文,简要介绍了涡轮增压发动机的最新发展趋势,以及车用涡轮增压器的技术发展。     

小型化汽油机面临的成本压力

Volkswagen公司推出1款第5代Golf车用小型化汽油机,旨在提高发动机性能。这一发动机采用机械增压、涡轮增压和直接喷射技术,使功率和扭矩分别提升到125kW和240N·m。     

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。     

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。     

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。     

内燃机车柴油机废气涡轮增压器的正确使用与维护

目前,内燃机车柴油机均采用废气涡轮增压方式来提高充入气缸的单位体积空气量,使燃油充分燃烧,以提高其功率.废气涡轮增压器能使发动机在不改变气缸工作容积的情况下大大提高输出功率,所以机车柴油机都采用这种废气涡轮增压技术来提高发动机的输出功率,它能使柴油机功率质量比有很大提高,实现机械的高强化和高性能化.……     

满足欧5排放标准的涡轮增压直喷汽油机催化剂起燃时间及减排研究

未来动力总成的开发目标是具有更好的燃油经济性。为了实现这一目标,在研发新车型时．发动机将更多地采用涡轮增压技术。涡轮增压发动机的动力性和燃油经济性较好,但排放性能欠佳．这是因为涡轮增压发动机冷起动时。由于涡轮响应滞后而会损失大量热能。因此．对于涡轮增压发动机。需要采用相应技术缩短催化剂起燃时间,以降低排放。尤其是配装涡轮增压发动机的车型按新欧洲行驶循环测试时,在城市低速循环起动阶段。其排放不能满足欧5标准要求。研究得出缩短催化剂起燃时间和降低排放的方法,使涡轮增压直喷汽油机满足欧5排放标准要求。进行全面的排放测试,如增加贵金属用量及载体的孔密度,缩短到催化剂的距离,以及采用二次空气系统等附加装置。通过这些独到的试验研究．使发动机逐步达到欧5排放标准。     

Fiat公司极度小型化的2缸汽油机

新型0．9L2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,Twinair2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,其噪声一振动一平顺性性能也成了小排量发动机的新标杆。     

利用机械增压器降低柴油机瞬态工况排放的研究

一般来说，涡轮增压发动机有增压延迟，而机械增压发动机则不存在这个问题。为了满足日本新长期排放法规，在1台柴油机上安装了机械增压器，由此改善了柴油机瞬态工况和低速扭矩工况的增压特性。在瞬态工况应用更高的废气再循环率，降低了排放。介绍了柴油机使用机械增压的优缺点。     

提高各种发动机热效率的技术

论述了改善发动机热效率的燃烧技术,并概述了汽车、船舶、发电等用途发动机的燃烧技术。汽油机通常采用的技术手段是提高压缩比,以及包括直喷、预混合压缩着火在内的稀燃技术和优化进、排气门正时及升程的技术。而柴油机的关键技术是增加喷油速率、多次喷射等喷油系统控制及高增压技术。进一步缩小发动机排量、增加燃烧控制系统柔性、回收废气热能将是未来改善系统效率的主要手段。     

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。     

俄罗斯地铁车辆制造公司提供PA2型内燃动车

瑞士ABB涡轮增压器公司宣布，目前它正在向开发新一代柴油机和气体燃料发动机的制造商提供其全新的A100涡轮增压器。A100涡轮增压器的设计目标是，能为开发首要目标放在发动机减排上以满足最新的环保法规要求的单级、高效、高压涡轮增压作出重大贡献。     

增压器:高性能发动机的关键技术

通过增加增压系统可以提高内燃机性能。增压器可以压缩空气以使更多氧气能够流入燃烧室,这样可以燃烧更充分,从而提高发动机输出功率。增压器由废气驱动,这就使得涡轮增压柴油机非常高效。MTU公司为自主研制高性能发动机而不断开发这一关键技术。     

用于废气再循环汽油机的双线圈点火系统

摘要：未来,高增压汽油机对点火能量的要求不断提高,由于废气再循环（EGR）在汽油机上变得越来越重要,因此,这种趋势变得更为强烈。BorgWarner公司开发了一种新型双线圈点火系统,可明显改善汽油机对EGR的相容性,这是发动机在较高EGR率和动态运行状态下稳定运行的重要前提条件,能够进一步降低燃油耗。     

Audi轿车用新型V8增压燃油分层喷射汽油机（第1部分）——机械结构设计

Audi公司开发了新一代4．0L-V8增压燃油分层喷射汽油机，以替代配装在A6和A8系列轿车上的5．2L-V10燃油分层喷射自然吸气汽油机。该新型V8增压燃油分层喷射汽油机的排气歧管和废气涡轮增压器都被布置在V形夹角中，可提供309kW和382kW2种功率变型。     

SDH—Ⅰ型束射式点火装置

目前随着汽油发动机的广泛运用，节油与改善废气排放倍受人们关注。当前使用的汽油机点火器，在点火有效期内很难形成强劲的火焰场，从而不能使燃烧室内混合气体充分燃烧。而SDH—Ⅰ型束射式点火装置则完全改善了这种状况。从而达到了改善汽油发动机的启动性、动力性、环保性、经济性和保护白金等目的。     

柴油机研发中运用的模拟技术

介绍了在柴油机研发中应用的计算机模拟技术。模拟技术不仅对于基本燃烧过程来说是至关重要的，而且由于各种参数优化的复杂性，以及有限的研发时间和成本，它对整个研发过程而言都是极为关键的技术。零维和（或）一维发动机系统模拟技术已被广泛应用，以应对不断增加的各种装置及其运行参数的要求，诸如整个发动机系统、涡轮增压器、废气再循环管路及电控喷油系统的设计，以及这些装置运行参数的设定。介绍了2种发动机系统模拟器的实例：（1）一种用于评价发动机进气空气流的模型预测控制逻辑；（2）一种高效率且精确的缸内燃烧模型，被用于分析瞬态燃烧模式的转换现象。     

满足现代柴油机和气体燃料发动机的要求：TPL．．-C新一代涡轮增压器

今天,现代四冲程柴油机和气体燃料发动机的发展动力主要来自环境方面和增加输出功率的目标。发动机制造商和终端用户的要求成为开发TPL..-C新一代涡轮增压器的动力。以经过充分验证的TPL..-A和TPL..-B系列涡轮增压器为基础,进一步发展了TPL涡轮增压器的概念以便满足明天的中速四冲程柴油机和气体燃料发动机的要求。市场和排放法规要求在很大程度上影响了TPL..-C新一代涡轮增压器的开发。现代涡轮增压系统和苛刻的排放法规要求更高的效率、更高的压比和增加体积流量。此外,各种保证高水平的机械可靠性和良好的维修方便性的措施在设计一种新涡轮增压器时同样必须被考虑到。因此,最近的部件开发被引入新的涡轮增压器系列中。采用新的TPL..-C压气机级和涡轮级,用户可以得益于增大的涡轮增压器单位尺寸体积流量、宽广范围的体积流量、增加的增压压力和改善的效率。于是,TPL..-C涡轮增压器部件的特性将不仅有助于达到发动机的环境相容性要求,而且新的涡轮增压器系列亦将可以满足更高发动机功率输出和功率密度的需要。本文着重描述了发动机制造商及终端用户的要求对TPL..-C涡轮增压器设计的影响。除了性能特点外,主要的关键之点还有诸如耐久性、可靠性、就单位尺寸热力学潜力而言的紧凑性以及维修方便性。机械问题的的讨论包括涡轮增压器的高自然频率和封闭安全性。TPL..-C涡轮增压器已经过全面试验,但在其成功地投放市场之前仍必须经历一个苛刻和综合性的内部鉴定过程。     

Volvo公司新型柴油机

Volvo公司通过研制低二氧化碳（CO2）排放柴油机，推出了2款2．4L排量的全新5缸发动机。单涡轮增压2．4D和双涡轮增压D5发动机配装S80、V70、XC60和XC70型车。     

废气涡轮增压器的失效分析

介绍了废气涡轮增压器的基本结构及功能,重点论述了涡轮增压器失效的主要原因和工作原理,涡轮增压器的润滑、冷却,以及正确使用与保养涡轮增压器。