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发动机小型化相关节能减排技术解析

未知 2019-07-15 10:53
随着石油资源紧缺及环境污染的日益加重,各国开始不断收紧汽车燃油消耗及排放标准,于是,更为节能环保的车辆开始受到人们的青睐。对于已有百年多历史的内燃机而言,想要继续保持其旺盛的生命力,就必须在节能减排技术上有所突破。

从整车厂和零部件供应商在发动机领域的技术创新来看,小型化发动机早已成为各家追逐的焦点。相对而言,更小的、功率密度更大的发动机能够降低摩擦损失,从而提升整车燃油经济性。此外,在中国1.6L及以下小排量发动机还能享受购置税减半的优惠政策。

  

何为发动机小型化?

 

发动机小型化即通过减小发动机排量或减少气缸数量,在提高燃油效率的同时减少尾气和温室气体排放。全球排放法规和不断提高的燃油经济性标准同时推动着传统发动机向着小型化的路线发展。目前,这项技术被整车厂广泛应用于轻型汽油发动机中。有测试数据显示,发动机小型化可以提升20%到30%的燃油效率。  

然而在降低油耗和排放量的情形下,小型化发动机如何在实际行驶过程中保证其动力性能不被削弱?此前,盖世汽车针对发动机小型化问题做过一期业界调查《发动机小型化趋势明显动力性能表现成市场痛点》。结果表明,业界对发动机小型化最大的疑问在于其动力性能是否足够强劲,这也是影响小型化发动机在终端市场表现的根本原因。关于制约发动机小型化市场表现的因素,盖世汽车将在后期的专家访谈中深入讲解,本篇不做过多赘述。 

发动机小型化相关技术  

更少气缸数的更小型的发动机之所以成为可能,离不开涡轮增压技术、汽油直喷技术、可变气门正时等关键零部件技术作保障。下面将简要解析这些技术的工作原理,并分析各项技术的存在的优势和劣势。  

涡轮增压技术

  

涡轮增压(Turbocharger)是利用发动机排放出的废气冲击涡轮来压缩进气,从而提高发动机的动力和燃油效率。

  

发动机小型化相关节能减排技术解析

众所周知,燃油在发动机内点燃需要氧气,氧气越多燃烧越充分,发动机工作也就越好。涡轮增压作为汽车发动机的一种进气形式,其主要作用就是压缩空气,提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。同时,使燃油燃烧更加充分,提高燃油经济性和降低尾气排放。

  

一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L自然吸气发动机的水平,但是耗油量要比1.8L自然吸气发动机稍高。

  

优势: 

1、拥有良好的加速持续性,后劲十足。最大扭矩输出的转速范围宽广,扭矩曲线平直。 

2、提高燃油经济性,降低尾气排放。 

3、利用废气的能量,不消耗发动机的动力。 

劣势:  

1、平顺性有待提升,低速时涡轮不能及时介入,有一定的滞后性。涡轮迟滞、动力输出不线性是涡轮增压最大的缺点。

2、使得整个系统温度提高,需要额外解决高热影响。为解决高热影响,需要使用耐高温抗氧化的冷却和润滑介质,加装冷却器等。

3、后期养护费用较高。

因此,在使用涡轮增压发动机时,需要着重考虑发动机油品的挑选和换油周期。涡轮增压器中的关键轴承需要用发动机油进行润滑,用发动机冷却液进行冷却。绝大多数设计都允许发动机冷却液泵在热停车后再持续工作几分钟,用来为涡轮护盖降温。由于涡轮是由发动机尾气所驱动的,因此涡轮护盖可能会变得红热。此外,由于机油都有其既成的流动路径,因此在发动机关闭时,机油就会经由这些流道排空。如果没有适当的冷却和排空,轴承上的发动机油就会燃烧(焦化),变成焦油,阻塞机油的流道,从而导致涡轮出现灾难性的故障。  

汽油缸内直喷技术 

缸内直喷,顾名思义就是直接将燃油喷入气缸内与空气混合的技术。与传统歧管喷射的意义不同,缸内直喷将喷射压力更进一步提高,使燃油雾化更加细致,真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合,同时消除了缸外喷射的缺点。在发动机低转速低载荷时,延迟喷射,在活塞进行压缩冲程最后阶段时喷射,利用空气涡流,使燃油聚集在火花塞附近,分层燃烧实现节油的目的,但当发动机转速上去,载荷上去时,还是要提前喷射,在吸气冲程就将燃油喷射进去,使油气均匀混合燃烧。

发动机小型化相关节能减排技术解析

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