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10吨吊车价格本田汽车公司新型1.6L轿车柴油机

作者:12吨吊车厂 来源:汽车吊技术资料2018-09-10 09:04

本田汽车公司的新型1.6L柴油机在发动机转速2000r/min时能达到最大扭矩300N·m,在发动机转速4000r/min时能达到最大功率88kW。该机型配装于本田Civic轿车后,在NEDC中的百公里燃油耗仅3.6L, CO2排放量仅94g/km。图9示出了本田Civic轿车与竞争车型的0~100km/h加速性和CO2排放量的比较。Civic轿车的数值位于加速性与CO2排放量之间理想折中的曲线上,因此就经济性和动力性能而言,它是该等级车辆中的最佳车型。图10示出了本田汽车公司1.6L柴油机与其他量产机型的质量和扭矩比较,因采取多项减轻质量的措施,在竞争机型中,甚至与扭矩相当的汽油机相比,新型1.6L柴油机也是最轻的机型。此外,与目前的2.2L柴油机相比,这种先进的小型化机型减小了外形尺寸,长度缩短10mm,宽度缩小50mm。




9 低压EGR

10 与竞争机型的行驶功率比较



优化燃烧性能,结合具有更小喷孔直径的多孔喷油嘴、优化的燃烧室几何形状和低压EGR等技术措施的效果,提高了效率。在1.6L柴油机上,低压EGR有助于提高工作过程的效率和降低氮氧化物(NOx)排放。此外,发动机小型化通常要缩小缸径,导致优化燃烧变得更加困难,对燃烧效率会产生不利影响,而通过应用上述技术措施,新型柴油机达到了更高的水平。

图6 1.6L柴油机的进排气管路

新型小型化柴油机在传统的高压EGR基础上又增加了低压EGR(图6)。低压EGR是在废气涡轮后取出部分废气进行再循环,以便在提高EGR率时不会对通过涡轮的废气流量产生不利影响,从而在有更多废气流量通过涡轮时优化增压,再循环废气进入压气机增大了压气机的体积流量,使压比移向更高压力侧,压气机效率得以改善(图7)。此外,在压气机体积流量较小时,小的废气涡轮增压器效率可得到额外优化,因此,低压EGR提高了涡轮增压器效率,改善了发动机的总机械效率,从而使NEDC中的CO2排放量比只采用高压EGR的柴油机减少3.5g/km。本田汽车公司利用低压EGR并非是为了降低NOx排放,而是为了改善机械效率。


11 结语

3 机体小型化和轻量化

缸径减小导致碳烟增加是由燃油喷束碰撞燃烧室壁面所致,因为后者造成活塞顶燃烧室凹坑中局部过量空气系数(λ)向浓混合气方向偏移。因此,新型1.6L柴油机不仅重新设计混合气形成,而且对活塞顶燃烧室凹坑形状也进行重新设计,以避免出现浓λ区域。

8 燃烧室的优化

通过有限元法(FEM)和疲劳强度分析,优化加强筋的布置及其形状,有利于进一步减轻质量。此外,本田汽车公司还将曲轴轴承的紧固方法由传统的主轴承座框架结构型式改为单个主轴承盖型式。在采用单个主轴承盖的情况下,气缸体与主轴承瓦之间可能出现摩擦磨损,因此,借助于非线性FEM改善单个主轴承盖的刚度及其造型,从而解决这一问题。通过采取上述措施,1.6L柴油机的机体总成质量比i-DTEC 2.2L柴油机减轻11.6kg(降低33%)。



因此,这种新型动力总成系统特别适合配装在紧凑型轿车上。

当然,在瞬态运行状况下,低压EGR在调节再循环废气的精度方面存在缺陷。低压EGR的调节管路比高压EGR长很多,因而在进行调节时,额定值与实时值之间会产生时间上的滞后(图6)。为此,发动机电控系统中设有1个基于模型的调节回路[6],用于协调低压EGR与高压EGR的配合(图8)。




众所周知,2.2L柴油机采用先进的半固态铸造工艺制造,具有封闭式顶面的铝气缸体;新机型的气缸体则采用开放式顶面结构,并且不再采用半固态铸造工艺,而是采用高压压铸工艺制造,这能进一步减轻发动机机体质量。图2示出了1.6L和2.2L柴油机的不同结构。开放式顶面气缸体避免了气缸盖密封垫卷边在缸孔范围内的垂直运动。并且,出于上述原因,优化了个别零件的几何形状和刚度,从而提高了缸孔形状的稳定性和气缸盖的刚度。这些改进所增加的质量被控制在最低水平。

图5示出了传统柴油机和新型1.6L柴油机的凹坑形状及燃烧室中的λ分布状况。传统2.2L 柴油机燃烧室凹坑中心顶端至底部是直线连接的,而新机型的凹坑形状则是弯曲连接。因此,燃烧室中的空气流能产生强度极高的涡流运动,使燃烧室中浓λ区域明显减少,在发动机转速2250r/min、扭矩135N·m的工况下,碳烟生成减少约20%。

4 高刚度气缸盖


二、发动机设计

为了将排量从2.2L减小到1.6L,本田汽车公司减小了发动机缸径。当然,较小的气缸增加了生成碳烟的风险,因为可能有较多的燃油喷束碰到燃烧室壁面而未燃烧,因此,必须重新设计燃烧室中燃油喷雾的尺寸。为了减小多孔喷油嘴的喷孔直径和增加喷孔数目,使用喷孔直径为0.114mm的8孔喷油嘴替代目前喷孔直径为0.123mm 的7孔喷油嘴,在发动机转速2500r/min、平均有效压力1.13MPa、空燃比20的稳态运行工况下,碳烟生成减少45%。

图4 传统柴油机和1.6L柴油机的节温器结构比较


出于上述原因,本田汽车公司开发了新型紧凑型1.6L柴油机,作为第3代轿车柴油机,并以小型化和低燃油耗获得市场认可。Civic i-DTEC 1.6L紧凑型轿车按新欧洲行驶循环(NEDC)运行的百公里燃油耗为3.6L,CO2排放量仅94g/km,与配装2.2L柴油机的Civic轿车相比,降低了14.5%。

图8 基于模型的低压EGR和高压EGR联合调节器

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