汽车发动机废气涡轮增压技术的应用与发展(5)

2019-08-03 11:39

吉林农业大学发展学院 毕业设计论文

可变喷嘴涡轮增压器与发动机匹配良好,不会出现喘振和阻塞。 由大众集团主产的、世界上首台新型带涡轮压的直喷汽油发动机已于2005年问世。这款2. 0 LFSI ( Fuel Stratified Injection,燃料分层喷射)发动机适用于大众集团生产制造的诸多车型,如奥迪A3,A4,A6和高尔夫GTI等。2. 0 L FN被评为“2005年最有影响力的发动机”。结合涡轮增压,FSI拥有性能高和油耗低的特点[[3]0

据报道,欧洲的汽车制造商和零部件供应商正将汽油机涡轮增压器视为降低排放的有效武器,有内燃机2008年2月望使该产品在欧洲的需求剧增。通过引人涡轮增压器,汽车制造商可以提供较小排量的汽油机。与现有的同类产品相比,这种发动机的性能持平或更高, 而油耗量较低;加__七车辆质量的减轻,可帮助欧洲的汽车制造商实现他们对欧盟的保证,即2008年,乍辆的COZ平均值为163岁km。博格华纳公司和霍尼韦尔公司希望到2010年,欧洲的汽油机中大概有25%为涡轮增压发动机[4]。

日本马自达汽车公司日前宣布,该公司成功开发了排量为2.3 L

的直喷式涡轮增压汽油机13-VDT,命名为MZR2. 3 DISI TURBO,并装备在马自达speed Atenza轿车上。发动机的缸径为87. 5 mm,行程94 mm,压缩比9.5,最高输出功率为200 kW,最大功率转速5 500 r/min,最大扭矩380 N·m,最大扭矩转速3 0( 0 r/min,总排气量2.26 L。该发动机通过配合使用直喷系统和涡轮增压器,增大了低中速区

的扭矩,也提高了高功率输出时的动力性能。直喷系统以最大11.

5 MPa的高压向缸内喷射燃料,通过利用气化吸热,强化缸内冷却效

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果,提高了混合气体的填充效率。通过鉴定,马自达speed At~作为一台超低排放的汽车,其废气排放只有2005年日本排放标准的75%,超过2010年燃油经济标准5%。

Petit jean D, BernardinoL, Middlemass C等学者对10年内批量生产涡轮增压和自然吸气的发动机/车辆进行了比较,结果表明涡轮增压发动机带来8%一10%燃油经济性收益[?]。经其他实验型发动枷车辆严格背对背比较得出的数据表明,涡轮增压发动机在燃油经济性方面有18%的收益。相同功率情况下,除了燃油经济性收益外,涡轮增压发动机在排量方面可缩小约30%。成本估算表明,尽管增加了涡轮增压器的成本,涡轮增压的、排量缩小的4缸发动机可比相同功率的、相当的(或更大的)V6发动机节约成本300美元左右。相同的基本型发动机可以涡轮增压至不同的增压度,以开发出更宽广的标定功率范围。这种策略用相同的基本型发动机替代几个发动机系列,可以产生显著的成本效益。

a.汽油机增压易发生爆燃。增压使压缩终了混合气的温度、压力趋于升高,致使爆燃的倾向增大。汽油机由于受爆燃限制,压缩比较低,因而造成膨胀不充分,致使排气温度较高,热效率下降。

b.汽油机增压热负荷大。汽油机混合气的浓度范围窄(过量空气系

数a二0.85一1.1),燃烧时的过量空气少,造成单位数量混合气的发热量大。同时,汽油机又不能通过提高气门重叠角加大扫气来冷却受

热零件(如气门、燃烧室等),造成汽油机在增压后的热负荷偏高。

汽油机增压后热负荷大又促使爆燃倾向的发生。

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c.汽油机与增压器匹配困难。与柴油机相比,汽油机的转速范围宽,从低速到高速混合气质量流量变化大。当节气门突然开大时,增压器响应滞后造成动力响应的滞后。汽油机增压后发动机排气温度高,易造成增压器损坏,并出现低速时增压压力不足,高速时增压压力过高及寿命降低的情况。

六、结束语

汽油机增压已有相当长的发展,近30年它被作为一种改善汽油机的燃料经济性以及减少排气污染的手段而得到迅速发展。同时增压作为高海拔地区功率恢复的一种措施而显示出了独特的优越性。现代轿车发动机已普遍采用电子喷射系统,在电子控制技术及新材料的配合下,涡轮增压技术在汽油机上的应用也会日益普遍。其中高固体份涂料因其可挥发成份少、固化速度快、施工性能好必将成为发展的趋势。另外,环氧树脂涂料、聚氨脂涂料由于具有较高的机械强度和粘接力、加工改性易等特点,其防腐性能、应用范围也会进一步得到 提高和扩大。

〔参考文献〕

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[2]王恩华,周明.可变涡轮增压器与发动机匹配分析【J]. 车用发动机,2003,(4);18一21.

[3〕吴明.新型涡轮增压直喷汽油机【J].汽车维修,2006,(3).

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[4〕张玉华.欧洲青睐汽油机增压〔J].车用发动机,2005,(11). [ 5 1 Petit jean D, Bernardino L, Middlemass C,等.改善汽油 机燃油经济性的先进涡轮增压技术〔J].国外内燃机, 2006,(3).

[6〕邱卓丹,张洪涛.柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势〔JJ.小型内燃机与摩托车,2005,(1).仁7」

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