内燃机的关键零部件

动力总成的电动化趋势极大地提高了动力系统的复杂程度,并使其变型也越来越多。因此,在不久的将来,内燃机（即动力总成）的零部件必将面临这一发展趋势所带来的挑战。虽然变型机在生产中的通用件数目具有很大的灵活性,但仍必须继续降低其制造成本,而又不得有损于动力总成的效率。为了满足这些相互矛盾的要求,AVL公司介绍了一种用于汽油机和柴油机的模块化发动机系列结构。     

复合活塞销——轻量化设计新概念

在现代汽车发动机中,运动件的摆动质量和惯性力必须保持在尽可能低的水平。较低的摆动质量不仅是保证发动机运行平稳性的基础,而且会对部件的可靠性和寿命有很大影响。曲柄连杆机构的摆动质量越小,部件的振动越弱,零件的摩擦和磨损越小。活塞销的质量约占摆动质量的10%~30%,减轻活塞销的质量对减少摆动质量会产生较大的影响。MAHLE公司新开发的复合活塞销是将1个铝芯棒压入钢套管内,它能使汽油机和轿车柴油机的活塞销质量分别减轻约20%和30%。由于活塞销的生产应该保持简单和经济,所以该新型活塞销在制造过程中采用了1种成型工艺。介绍该复合活塞销的设计原则、制造工艺和特性。     

高速公路长途运输卡车专用重型柴油机的燃油耗改善研究

对高效率柴油机、混合动力系统、废热回收系统、后处理系统,以及先进传动系统等能够改善高速公路长途运输重型卡车燃油耗的可能途径进行了研究。介绍了改善柴油机本身燃油耗性能所用策略及实际发动机的试验评价结果。独立发动机的试验评价结果表明,当卡车在高速公路上行驶时,采用高制动平均有效压力、两级涡轮增压系统、双循环废气再循环(高压循环和低压循环)系统、新型燃烧室和新型喷嘴喷油系统的小型化柴油机,可大幅降低发动机常用工况的燃油耗。     

组合式机油-真空泵

鉴于CO_2排放目标不断加严,有必要进一步降低动力总成的摩擦损失。为此,不仅要降低发动机本身的摩擦损失,例如活塞组或轴承所引起的摩擦,而且还要降低辅助设备所消耗的摩擦损失。Mahle公司将摆杆滑盘式机油泵与真空泵组合成1个模块,使得机油泵具有高效和耐磨的特性曲线场调节优点,此外,还获得了减轻质量和改善结构空间方面的潜力。     

针对欧4及未来法规的发动机高效排气后处理解决方案

重型载货车辆欧4法规在实施瞬态和稳态试验的尾气氮氧化物(NOx)排放限值时,还对氨(NH3)排放有所限制。为满足法规要求,有几种可能的策略,包括发动机管理措施,以及采用以NH3作为还原剂的NOx催化后处理措施。根据试验数据,对排气后处理系统的整体性能及安装,以及运行成本等一系列重要问题进行了阐述和讨论。还讨论了欧5及未来排放法规的相关因素。发动机以高废气再循环(EGR)率运行是在几乎没有NOx催化还原后处理情况下满足欧5法规的可能路径之一。将EGR与仅采用选择性催化还原(SCR)解决方案的无EGR发动机作了对比。此外,还说明了通过使用氨逃逸催化器或改善尿素剂量控制策略来减小SCR催化器尺寸的可能性。通过在同一系统上进行的对比试验给出了不同尿素剂量策略的效果。另一个很重要的方面是后处理系统的热管理和保温,利用试验数据对比进行了说明。最后,对未来法规研究领域的重要性进行了讨论。     

Opel Astra K轿车高效率汽油机

Opel公司为新一代Astra轿车开发了新的发动机机型。与原机型相比,该3缸和4缸汽油机机型具有较小的活塞行程和安装空间,并且特别重视改善全负荷燃油耗,并为1.0L和1.4L涡轮增压机型选择了适中的升功率表现。     

马自达公司的高效内燃机之路

日本制造商坚信,内燃机汽车通过提高系统效率能够与电动车达到相同的CO_2排放水平。马自达公司宣布了实现Skyactiv技术的2个计划开发阶段。这种被称为"Monotsukuri"的创新系统有助于尽可能快地将这种先进发动机搭载于整个车型型谱。     

满足未来排放法规的先进三元催化器技术

欧洲的新排放法规欧6要求在更多实际行驶工况下达到更严格的碳氢化物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物排放。该法规还将引入测量CO_2排放的全球统一的轻型车试验规程(WLTP)行驶循环和新的实际行驶排放(RDE)要求。RDE法规要求确保现代车辆在所有常态行驶工况下都符合排放法规。这就需要有更可靠的排气后处理措施来满足这些新要求。介绍1种为应对新法规而改进的汽油机用三元催化器。在稳态和动态工况下,在若干发动机和车辆上按各种行驶循环对这种催化器进行了试验。这种催化器与之前几代催化器相比具有更好的热稳定性和更低的排气背压。这种新三元催化器具有能降低30%NO_x排放的潜力,更重要的是,它能在高动态工况下提高CO/NO_x的转化效率。最后,诊断显示,新三元催化器的储氧能力得到了优化。     

涡流比对非单坡屋顶型燃烧室发动机燃烧性能的影响

鉴于在中型发动机市场对柴油机排气后处理的费用较为敏感,计划将John Deere 4045柴油机转换成具有较高EGR水平的汽油机。这一转换出现了一些轻型汽油机中从未遇见过的挑战,因为扁平式气缸盖中需要适应柴油机的气道,所以不能产生最佳的缸内紊流。随着气缸尺寸的增加,还容易发生爆燃和不完全燃烧现象。另外,用于减少爆燃的高度稀燃措施会使燃烧速率减缓。为了提高燃烧速率,采用不同的涡流水平进行了试验研究。用1种能实现不同气道遮蔽度的四气门缸盖进行的试验表明,提高涡流比可以缩短燃烧持续时间,但是,为了达到要求的涡流比,所需要的泵气功会相应增加。采用两气门缸盖可以克服四气门缸盖气道遮蔽时中出现的喘气问题。两气门缸盖采用低涡流气道设计可产生类似的涡流比,而采用高涡流气道设计时产生的涡流比是低涡流气道的2倍。试验结果阐明了1种涡流比与传热之间的折衷办法。虽然高涡流气道能稍微提高EGR的裕度和燃烧速率,但会使传热和泵气功显著增加,从而导致总效率下降。存在1个最佳的涡流比,可以通过改善燃烧速率和EGR裕度来克服泵气功和传热损失。