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马勒与博世合作继续推进柴油机技术-【资讯】

发布时间:2021-07-19 11:22:37 阅读: 来源:链缝机厂家

马勒与博世合作 继续推进柴油机技术

很多针对商业柴油机排放控制的繁重技术工作已经完成,但这并不意味着大家就可以放松。在欧洲,车辆、设备和发动机的制造商将共同面对去年峰会讨论的Euro6。在美国和欧洲,针对重型卡车行业的温室气体新标准隐隐呈现,同时非公路机械将继续推进实施Tier4最终排放法规的步伐。

在全球范围内,过去的十年里发动机制造商和供应商已经花费了数十亿美元使柴油机比以往更清洁高效,同时继续发展和完善他们的产品以适应每一个新技术的挑战。

总部位于德国斯图加特的马勒集团就是一个恰当的例子。该公司发动机系统和零部件业务面向全球提供各种柴油发动机技术。在过去的几个月里公司推出了一系列的产品改进设计以满足柴油机所面临的挑战。其中之一是先进的活塞设计,该公司已经开发了一种新型钢活塞,能够在较低的价格下提供更高的性能和效率。

钢活塞已在商用车上应用了几年时间。钢活塞允许发动机制造商利用机内措施更彻底地解决排放问题,因为钢活塞能够满足燃油喷射压力接近35000磅/平方英寸、同时缸内峰值压力超过3000磅/平方英寸的工作条件要求。

马勒最近一直在寻求改善钢活塞设计的方案以提高发动机的效率。降低活塞压缩高度这一尚未尝试的技术受到更多关注。设计目标是比传统活塞降低20%-30%的压缩高度。马勒公司表示可以通过短活塞与长连杆相结合来实现。长连杆的设计使其更有效地在缸内引导活塞,减少活塞施加在缸壁的横向阻力,进而降低摩擦损失。

马勒公司估计低压缩高度活塞减轻重量的潜力在4.4磅左右。如果将连杆的设计和材料选择也进行优化,与传统技术相比可减小重量高达30%。

这样的结构可以减少对轴承的摩擦,也有助于提高发动机效率。同时选择加长连杆后发动机机体的尺寸可以随着活塞尺寸的降低而减少,这也会降低整机重量、节省安装空间和减少生产成本。

马勒与博世合作的博世马勒涡轮系统合资企业已经针对商用车开发了具有电子控制的两级涡轮增压系统,以提供更高的进气压力并加速涡轮在整个转速范围内的动态响应。

马勒表示在采用低压缩高度的活塞和优化质量的连杆测试中,燃料经济性改善了0.8%。对于一辆每100km消耗30L柴油、每年行驶15000km的商业车辆来说,这项技术每年将节省高达360L柴油。

制造业的突破推进了马勒更紧凑活塞的开发。以前大多数钢活塞的制造需要采用摩擦焊接技术。摩擦焊接具有一些优势:快速多次加工、热量直接集中于焊缝位置而对其它区域的热影响较小。但摩擦焊接用于紧凑活塞设计的加工过程时缺乏足够的灵活性。马勒采用梁间焊接技术替代摩擦焊接技术。马勒表示这是比较成熟的技术,希望通过这种技术来生产所设计的更先进的低压缩高度钢活塞。

随着对活塞的改进,马勒也致力于轴承的改进设计。因为新技术的出现,如直接起停或混合动力系统以及更高的发动机功率密度和低粘度机油,使轴承需要承受比过去更高的载荷。

马勒为其青铜轴承开发了无铅聚合物涂层。发动机测试表现出其相比传统含铅涂层轴承有更强的耐磨损和抗疲劳特性。

为了使轴承满足这种日益极端的运行环境,马勒为其青铜轴承开发了一种无铅聚合物涂层。具有外加固体润滑剂的聚合物基质和铝薄片,确保耐高温、耐化学腐蚀并具有较高的强度。马勒表示发动机测试验证了无铅聚合物涂层相比传统含铅涂料有很强的耐磨损和抗疲劳特性,所记录的负载能力高达13778磅/平方英寸,同时马勒强调这种涂层适用于重型卡车。相应的涂层能够在整个轴承的使用寿命内保持其功能,新聚合物涂层轴承也可用于目前的发动机。

除了发动机的内部组件,马勒也一直活跃在发动机开发的其它方面。在涡轮增压器方面,公司与另一个全球技术专家博世集团建立了合作关系。自2008年开始,博世马勒涡轮系统(BMTS)合资企业重点发展从1.6升到2.0升发动机所使用的涡轮增压器。

博世马勒涡轮系统合资企业已经针对商用车开发了一款具有电子控制的两级涡轮增压系统,以提供更高水平的进气压力并加速涡轮在整个转速范围内的动态响应。合资企业认为这种组合能够明显改善起动转矩和瞬态响应,同时提高了燃油经济性并降低了废气排放。

两级涡轮增压器系统由高、低压涡轮增压器串联组成。尽管发动机在低速时气体流量较低,高压级应用小转子在低速时能够提供高的压比,从而使起动转矩增加、燃烧气体增压压力升高,并有助于降低微粒和氮氧化物排放。

马勒钢活塞设计的关键在于通过降低活塞的压缩高度来提高效率。该公司表示设计目标是比传统活塞压缩高度减少20%-30%。

随着发动机转速的增加,增加的排气流量部分通过旁通阀分流至低压涡轮。在压气机一侧,进入发动机的空气首先在低压级进行预压缩,然后在高压级使压比进一步增加。为了提高总效率并防止高压端的压气机热负荷过高,需要在两个压气机之间对空气进行冷却。

通过发动机电子控制模块使高低两个不同的增压器达到更高的进气压力,同时在整个发动机运行工况中使气体交换更高效。这对发动机的性能具有积极地影响——发动机在所有转速下通过更好地瞬态性能获得更高的扭矩,同时提高了燃油经济性并降低了排放。

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