主轴承盖框架底座制造工艺的优化

像铝铸件这样的轻型结构部件对优化发动机质量、功率和废气排放性能作出了很大的贡献。Audi公司的4．0L-V8涡轮增压燃油分层喷射汽油机采用的主轴承盖框架底座就是实例。零件供应商DGH集团旗下的Heidenau有限公司和Frauhofer机床与成形技术研究所通过应用复杂的工艺设计和激光束熔融模具,在压铸成形中优化了高要求的主轴承盖框架底座。     

前端皮带传动系统节能技术的开发

近年来,汽油机呈现向高性能、高效率和环保型动力装置发展的趋势。因此,在开发汽车发动机的性能和硬件时,高燃油效率成为重要的目标之一。发动机不仅要具备提供车辆行驶的动力,还要为用户带来愉悦的驾驶感受。采用前端皮带传动（FEAD）系统驱动发电机、空调压缩机和动力转向泵等附件。为此,发动机通常要消耗30％～40％的驱动功率。介绍通过开发FEAD系统零部件或机构实现汽油机高燃油效率的摩擦测量方法和试验规程。通过在装有专用扭矩仪的FEAD系统上测量原始摩擦扭矩,获得高燃油效率的基本数据,这种扭矩仪是专门为在曲轴皮带轮上测量FEAD系统摩擦扭矩设计的。此外,为了尽量减小韩国现代汽车公司开发和批量生产的Theta-II2．4L缸内直喷汽油机所使用的皮带传动系统摩擦,设计和评估了辅助皮带传动系统的新布局。分析结果验证了在FEAD系统上使用摩擦测量技术和试验规程所能获得的减摩效果。     

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。     

2013年型Accord轿车用2．4L直列4缸汽油机的开发

全新开发的2．4L带智能可变气门正时及升程电控系统的4缸直喷汽油机是本田公司下一代机型,应用了带多孔高压喷油器的直喷系统,实现了低二氧化碳排放和高功率输出。对气缸盖进气道和燃烧室形状、喷油器喷雾形状,以及燃油喷射控制都进行了优化,以确保形成均质混合气,实现稳定、高效的燃烧。全新的发动机结构使摩擦也得到降低。新型发动机的功率和扭矩都增加10％,燃油耗则降低5％。配装新发动机的2013年型Accord轿车配合高效率无级变速器,以及改进后的底盘,使组合行驶工况燃油耗降低11％,并达到美国加州空气资源委员会排放法规中准零排放车级别的排放要求。此外,新结构的发动机减轻了质量．并通过优化气缸体刚度。使噪声一振动一平顺性性能优于旧机型。     

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。     

Hyundai—Kia公司新型2．0L和2．2L4缸柴油机系列

2．2L柴油机是Hyundai—Kia公司新R系列中第1款满足欧5排放标准的机型,该机以66kW／L和200（N·m）／i．达到了单级增压柴油机比功率和比扭矩的最高值,使其动力总成在达到低噪声和低燃油耗的同时具有运动车型的行驶功率,并被批量搭载于KiaSorento轿车和HyundaiSantaFe轿车。     

满足美国第2阶段第5级排放限值的Bluetec排放控制系统

近年来,柴油机在欧洲轻型车的市场份额持续增长,而北美市场的柴油机份额却仍很小。直至最近,柴油机仍可不使用活性的氮氧化物（NOx）后处理系统,仅通过发动机机内优化措施就能满足欧洲和北美的Nox排放限值要求。但美国于2007年引入第2阶段（Tier2）第8级（Bin8）和Tier2第5级（Bin5）排放法规后,大部分新柴油机都将需要采用No,后处理系统。降低稀燃排气中NO：的一种可行技术是NOx吸附催化器,它是汽油直接喷射发动机的公认选择。Daimler公司已将其用于现行的柴油机BluetecⅠ系统。对于中重型汽车来说,尿素选择性催化还原（SCR）系统是满足NOx排放限值的首选技术之一。用于重型载货车的尿素-SCR系统已投入批量生产,并正将其开发用于大型客车,以满足美国Bin5法规。论述了满足Bin5排放法规的Bluetec排放控制系统的要求,包括柴油氧化催化器、催化型柴油颗粒过滤器和SCR催化器,也讨论了满足这些要求的方法,为此介绍了一些包括模拟气测试、发动机台架测试,以及车辆评估等在内的研究结果。     

单级顺序增压涡轮增压器——超低排放柴油机的增压新理念

涡轮增压柴油机以超低排放达到了较高的平均有效压力水平。传统涡轮增压器的涡轮与压气机的匹配要达到期望的性能和响应特性变得越来越困难。为了满足排放法规的要求,采用超高水平的废气再循环控制氮氧化物排放,采用柴油颗粒过滤器控制碳烟和颗粒排放。这些技术使涡轮修正流量减少到压气机修正流量的一半,从而使压气机与涡轮的匹配恶化。介绍一种通过改变压气机作功一转速关系来显著改善涡轮性能的新设计理念。通过使用双面压气机叶轮,使压气机的1个叶轮停止工作,从而改善压气机的流量范围。由于压气机的流量范围得到改善,叶轮后弯曲率得以减小,进而改善了高压比能力。与球轴承相结合,该理念会使单级涡轮增压器的涡轮效率改善几十个百分点,压力高、流量范围大、尺寸小的压气机能提供传统结构的涡轮增压器所无法达到的性能水平。     

用极高喷油压力提高高速直喷式柴油机升功率的潜力

发动机缩缸强化是提高发动机效率的最佳途径之一,但因发动机排量较小,需要较高的升功率。研究以法国石油研究所的轿车用单缸样机试验为基础。该发动机升功率极高,且能承受高的热和机械应力。利用喷油压力高达250MPa的共轨喷油试验设备,在全负荷和部分负荷工况下进行了试验。结果表明．在全负荷工况下,提高喷油压力的措施比增大喷孔直径的措施更能提高燃油流量。这主要是因为较小的喷孔直径改善了空气卷入效果。将提高发动机的热和机械负荷限值与先进的涡轮增压系统相结合,会更有利于提高喷油压力。将高的喷油压力与高的增压压力和高的缸内最高燃烧压力相结合,能够得到极高的升功率（85～90kW）和高的燃空当量比（0．9）。     

电机驱动可变气门正时系统的开发

为了满足低燃油耗、低排放和高性能的要求,新开发了一种电机驱动的可变气门正时（VVT—iE）系统。该系统最先用于丰田公司新款4．6L和5．0L的V8点燃式系列发动机进气机构。VVT—iE由连接到进气凸轮轴的凸轮相位调节机构和集成有智能驱动器的无刷电机组成。该电机驱动系统完全避免了液压带来的运行限制,降低了冷态碳氢化合物排放,也使燃油耗进一步降低。