江淮瑞风2.0T、2.4CBR发动机技术解析.ppt

2 0TCI及2 4CBR发动机介绍 提纲 一 发动机主要参数对比二 2 0TCI发动机介绍1 2 0TCI发动机的技术特性介绍2 2 0TCI发动机增加技术介绍3 2 0TCI发动机使用注意事项三 2 4CBR发动机介绍1 2 4CBR发动机的技术创新点2 2 4CBR发动机的优势3 2 4CBR发动机的主要变动 一 发动机主要性能参数对比 一 发动机主要结构参数对比 二 2 0TCI发动机介绍 1 2 0TCI发动机的技术特性介绍 2 0L发动机在采用增压技术后 大幅度提升发动机的动力水平 升功率达到了60Kw L 性能与V6 2 7L 发动机的水平相当 发动机冷却循环系统进行了优化 将膨胀水箱纳入水循环 采用大流量水泵 使发动机的冷却循环达到良好的水平 单缸4气门 具有更大的充气能力 提高充气效率 双顶置凸轮轴 整个配气系统更大的刚度 自振频率高 适应5500的高转速 凸轮轴 摇臂 气门的驱动方式 减小了往复运动的惯性质量 气门与摇臂无间隙传动 避免了气门落座反跳 起到了降低噪音 减少磨损和优化换气质量的作用 动画演示 迷宫式护罩设计加上油气分离器的应用 使机油消耗维持在良好的水平 皮带传动 保持较低的噪声水平 双平衡轴的应用 平衡二阶以上惯性力 使发动机的振动保持较低的水平 机体采用的是龙门式 无缸套结构 结构紧凑 强度高 足以适应140Kw发动机的应用 铝合金的短裙部活塞 质量轻 摩擦阻力小 连杆为高强度锻件 强度高 性能好 电控燃油系统 无回油的低压有轨 多点电喷 氧传感器 爆震传感器的闭环控制 各种传感器信号的精确采集 保证了发动机精确喷油 合理的点火时间 维持保证了发动机的油耗和排放在较高的水平 2 2 0TCI发动机增加技术介绍 扩缸和增压是提高现有车用发动机功率常用的两种方法 采用涡轮增压技术是提高发动机功率的措施之一 以前废气涡轮增压器多用在柴油发动机上 例如载重汽车和大客车上的柴油发动机 现在许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率 藉以实现轿车的高性能化 增加技术概况 增压技术的原理 增压技术的优点 动力性得到大幅度提升 增压技术的优点 经济性得到提升 根据对欧洲200种汽油车的调查 相同功率的增压发动机和自然吸气发动机 前者的排量可以比后者减少18 至35 燃油经济性可以提高10 左右 增压技术的原意是强化发动机工作过程 提高发动机升功率 这样降低了发动机的重量 减少汽车的滚动阻力 对于汽车节能来说具有积极意义 但是 这些都不是增压技术使汽车节能的根本原因 增压技术能够使发动机节能的根本原因是 它可以提高发动机的负荷率 一台发动机可以有无数个同样大小功率的工况点 自然吸气发动机只有处在中低速的高负荷区域 才能够获得最低的油耗率 在设计汽车时 必须按照汽车设计的最高车速选定发动机标定功率 可是实际车速很少达到最高车速 特别是在城市行驶时 所以 发动机大多在燃油经济性很差的工况区域运行 负荷率很低 提高发动机负荷率可以提高燃油经济性 如果把一台自然吸气发动机改成具有相同标定功率的增压发动机 主要依靠增压来达到要求的标定功率 它的排量可以减少很多 在汽车的常用车速下 发动机的增压度很低 几乎作为一台排量减小接近一半左右的自然吸气发动机 所以在常用工况下 它可以在较高的负荷率下运行 相当接近发动机的最佳燃油经济性工况区域 一旦汽车需要加速 发动机很快达到标定功率 增压发动机提高了进气压力 从而增大了正的排气功 对节能又相当贡献 另外 热力学计算也表明 增压发动机可以降低发动机的壁面散热 有利于提高燃油经济性 3 2 0TCI发动机使用注意事项 现在废气涡轮增压器技术在国内得到越来越多的应用 这项技术不仅可以提高功率 还可以增大扭矩 但是具有这种结构的发动机在使用时应注意一些问题 否则会造成涡轮增压器的过早损坏 使用时注意事项如下 发动机启动后应怠速运转一会儿 使润滑油达到一定的工作温度和压力 以免突然增加负荷时因轴承无油而加速磨损 甚至卡死 车辆停车时由于增压器转子转动具有一定惯性 所以发动机不要立即熄火 应怠速运转一段时间 以使增压器转子的温度和转速逐渐下降 立即熄火会使机油丧失压力 转子靠惯性转动时得不到润滑而损坏 经常检查机油油量 避免因缺少机油而导致轴承实效及转动件卡死 定期更换机油及机滤 定期清洗更换空气滤芯 空滤过脏会造成进气阻力增加 使发动机功率下降 经常检查进气系统的密闭性 漏气会使灰尘吸入增压器及发动机 损坏增压器和发动机 由于涡轮增压器转子轴承精密度很高 维修及安装时的工作环境要求很严格 所以增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修 2 4LCBR汽油发动机项目是江淮汽车公司应用世界先进的CBR技术 整合国际技术资源而自主开发的 该项目的实施必将大大提高我国发动机的研究水平 改变人们对传统发动机的认识 在节约能源的同时提升企业的自开发能力和企业的核心竞争力 二 2 4CBR发动机介绍 1 技术创新点 CBR利用双气道技术 通过控制发动机缸内气流的运动方向和运动速度以及进入气缸内的废气含量来控制发动机燃烧速率 从而改善发动机的燃烧质量 降低燃油消耗和改善排放水平 同时适当提升发动机的动力性 1 CBR ControlledBurnRateSystem 可控燃烧速率 在中低负荷 中低转速时关闭中性气道提高混合气的燃烧速率 降低此工况下的燃油耗和排放 应用CBR系统后 可以使得发动机能容忍更大的废气再循环 EGR 率 从而进一步降低油耗和排放 在高速 高负荷时打开中性气道 保证扭矩输出 CBR技术为什么省油 燃烧速率加快 从而燃烧效率提高 EGR率大幅度提高 减少泵气损失 双气道的布置 中性气道 切向气道 滑片的布置 在进气歧管上设计滑片对不同工况下切向气道和中性气道工作进行调整 2 废气的导入和分配 EGR ExhaustGasRecirculation 废气再循环 发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速 负荷 节气门开度 温度 进气流量 排气温度控制电磁阀适时地打开 进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室 膜片拉杆将EGR阀门打开 排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统 与混合气混合后进入气缸参与燃烧 少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧 降低了燃烧时气缸中的温度 因是NOX在高温富氧的条件下生成的 故抑制了NOX的生成 从而降低了废气中的NOX的含量 但是 过度的废气参与再循环 将会影响混合气的着火 性能 从而影响发动机的动力性 特别是在发动机怠速 低速 小负荷及冷机时 在循环的废气会明显地影响发动机性能 所以 当发动机在怠速 低速 小负荷及冷机时 ECU控制废气不参与再循环 避免发动机性能收到影响 当发动机超过一定的转速 负荷及达到一定的温度时 ECU控制少部分废气参与再循环 而且 参与再循环的废气量根据发动机转速 负荷 温度及废气温度的不同而不同 以达到废气中的NOX最低 如图所示 EGR阀根据需要控制来自排气管的废气量 再通过分配管路均匀分配到各缸 废气通向切向空气流 CBR执行器通过控制中性气道流通面积来控制气流 当中性气道流通面积最大时 进入汽缸气体流速最小 燃烧速率最小 当直向通道关闭时 汽缸内产生紊流最强 气体混合均匀 燃烧速率最大 因而达到低速节油 增扭的作用 同时又可以提高发动机的动力性 来自进气歧管 进入进气歧管 EGR在进气歧管上的通道布置 2 采用CBR系统的优势 1 低负荷下的优势 分析可以得出以下结论 1 判定发动机燃烧快慢 一般以2 mfb到90 mfb之间的时间CD来衡量 明显CBR发动机的燃烧速率比普通发动机要快 2 相同的工况下 由于CBR系统可以提高燃烧速率 CBR发动机的点火提前角要比普通发动机的点火提前角小至少10度以上 3 随着EGR率的增加 燃烧速率会降低 需要增加点火提前角来提高燃烧效率 随着点火提前角越大 燃烧稳定性越差 而由于CBR发动机的点火提前角比较小 并且燃烧速率比较快 因此CBR发动机可以容忍更大的EGR率 4 随着EGR率增加和节气门开度增大 发动机在中低速 中低负荷时的节流损失降低 从而油耗率降低 下图是对CBR发动机和原形样机在2000rpm BMEP2bar的工况下做的对比试验结果 中负荷工况下的优势 根据试验数据分析 CBR发动机对抑制爆震有很好的作用 爆震发生的原因为 气缸内火焰前锋还未到达气缸壁时 由于气缸壁的高温以及边缘的局部压缩高温 使得气缸边缘的混合气在火焰前锋到达之前产生自燃 导致气缸内压力急剧上升而不受控制 即发生爆震 CBR发动机由于进气涡流的作用 火焰传播速率很快 火焰前锋在气缸边缘的局部高温处还未产生自燃之前到达并点燃混合气 使气缸内混合气在可控范围内燃烧 从而很大程度降低了爆震的发生 在怠速时 由于EGR处于关闭状态 CBR发动机燃烧速率加快 燃烧温度高 同时由于燃烧稳定性好 可以很大范围内推迟点火提前角 使燃料后燃比例增加 从而提高催化器的加热功率 图10是CBR发动机与一般自然吸气发动机在1200rpm BMEP1bar的冷机怠速工况下的催化器加热功率对比 冷机怠速 冷机怠速工况下的优势 3 2 4CBR发动机2 4N A的主要变动比较 对缸盖气道进行了全新设计 将每个缸的两个进气道的分隔墙延伸到进气歧管上 滑板的后端 气道的走向发生改变 进气方向一个为切向 另一个为中性气道 排气侧的废气经过管道导入到EGR阀 再由EGR阀根据电控单元的指令控制废气经分配管均匀分配到四个汽缸的切向气道 1 缸盖设计 根据进气模拟分析 由目标涡流比的需求来设计切向气道的模型 再根据模型制成快速成型件气道 经过气道试验 并结合发动机的功率扭矩需求 最终确定气道的形状 为中性气道模型 为切向气道模型 为中性气道产生的进气滚流 为切向气道产生的进气涡流 进气歧管与缸盖安装面上设计有滑片槽 并延伸有气道分隔墙 而且设计有EGR管道 如图7所示 中性气道被关闭 在喷油器附近开有一个小口 保证有少量的混合气经过小口流入中性气道 进入气缸 这样设计的好处是 在保证大部分混合气从切向气道进入气缸的同时 通过少量混合气流过中性气道带走气