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呼吸有道——浅谈发动机VVL技术

2018/09/0669 作者:佚名
导读:自从1943年美国洛杉矶发生了第一起光化学烟雾以来,汽车尾气的排放就一直处于舆论的风口浪尖。 虽然CO2的排放的锅找了畜牧业一起来背: 但是CO、HC和NOx排放的锅,却甩不掉啊。随着各国法规排放法规的日趋严格,车企也是压力山大:

自从1943年美国洛杉矶发生了第一起光化学烟雾以来,汽车尾气的排放就一直处于舆论的风口浪尖。

虽然CO2的排放的锅找了畜牧业一起来背:

但是CO、HC和NOx排放的锅,却甩不掉啊。随着各国法规排放法规的日趋严格,车企也是压力山大:

一直到上世纪70年代,解救公主的英雄出现了,三元催化转换器开始在汽车上应用。

它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。至此,车企才算暂时松了一口气。

但是三元催化器只有在发动机接近理论空燃比(λ=1)的时候才能对三种有害气体的处理同时具有最高的转换效率。

汽油机里通过电控喷射系统控制燃油量(因为化油器无法精确地控制燃油和空气的比例,所以现在化油器汽车被禁止上市),而通过下面的节气门来控制空气量。

别看节气门其貌不扬,它却是造成汽油机部分负荷油耗高的幕后黑手。在发动机部分负荷,节气门开度减小,进气过程阻力增大,发动机需要把燃油做的功一部分用在吸气上,造成输出功减小。这部分功组成了发动机泵气损失的主要部分。

那么泵气损失对发动机油耗的影响有多大呢? 如图所示, 2bar@2000rpm时,燃料燃烧后输出的能量只有66%提供给动机,而泵气损失却占到了24%,也就是说有此工况接近1/4的能量浪费在吸气上!

于是乎,工程师们采用了米勒循环(即EIVC,进气门早关)来降低部分负荷的泵气损失:

如图所示2bar@2000rpm采用EIVC后,泵气损失可以降低约30%。

然而米勒循环的最大问题就是由于进气量不足,会造成发动机性能指标的损失,为了兼顾中低负荷的油耗和发动机的性能指标,工程师们又发明了VVL技术(可变气门升程技术),即在中低负荷使用低升程小包角的气门升程实现米勒循环,而在大负荷时则采用突出性能的高升程大包角的气门升程。

VVL主要有两种:连续可变气门升程技术(CVVL)和两级可变气门升程技术(DVVL), 连续可变气门升程技术以BMW的valvetronic为代表:

这里简单介绍一下由上汽技术中心动力总成前期工程部开发的一款连续可变气门升程机构:

而两级可变气门升程技术的代表主要是奥迪的AVS系统和本田的VTEC系统:

如果您对VVL技术感兴趣,欢迎参加由动力总成前期工程部和发动机部举办的“擎动 前行”部门文化巡礼周之《发动机前沿技术介绍》技术论坛,我们的专家工程师将对VVL技术及一些应用研究成果进行详细介绍。10月21日下午14:00,3号楼213,期待您的光临。

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