Больше динамики, меньше потерь - специальные рабочие состояния
Оптимизация стационарных точек карты двигателя не является эффективным способом улучшения общего двигателя внутреннего сгорания. С одной стороны, будущие циклы тестирования потребления будут иметь более высокий динамический контент; с другой стороны, гибридные системы, в которых нет четкой корреляции между условиями движения и рабочими точками двигателя, используются чаще
ускорение
Динамический отклик, характерный для двигателей с высокой степенью наддува, может быть специально усилен установкой положительного градиента очистки. Желательно быстрое быстрое срабатывание фазера распредвала, чтобы быстро приступить к настройке времени переключения клапана по мере необходимости.
Электромеханические фазеры обеспечивают чрезвычайно высокую скорость регулировки более 250 ° КВт / с [6]. Они также обеспечивают большую жесткость при крутящем моменте между ведущим колесом и распределительным валом, обеспечивая тем самым оптимальную точность регулировки.
Кроме того, электрическая кулачковая фазировка является единственным вариантом, который позволяет выбирать фазу газораспределения по мере необходимости при запуске двигателя. Выбирая фазу газораспределения, двигатель можно запустить с минимальным сжатием, что приводит к запуску с низкой вибрацией и требует значительно меньшей мощности стартера. Электромеханические фазеры в значительной степени не подвержены влиянию температуры, а системы с гидравлическим приводом обеспечивают только удобную регулировку скорости при температуре окружающей среды от +7 до +20 ° C в зависимости от конструкции.
|
|
|
Однако этот высокий уровень производительности идет рука об руку с увеличением стоимости. Schaeffler впервые поставит эту систему в серийное производство в 2015 году. Диапазон регулировки угла поворота коленчатого вала будет до 95 ° в этой новой системе. Он предназначен для установки на головку цилиндров двигателя с небольшими изменениями.
Кроме того, очень важно максимально быстро довести зарядное устройство турбонаддува до максимальной скорости при ускорении при полной нагрузке. Для этой цели все чаще используются двухступенчатые системы с турбонаддувом. В этих системах первый нагнетатель относительно мал и имеет соответственно низкую инерцию. Использование подшипников качения для турбонагнетателей приводит к значительному снижению потерь на трение [7] и, следовательно, к более короткому времени отклика. Снижение настолько велико, что зарядное устройство может быть увеличено и при этом сохранить одни и те же характеристики срабатывания. Поэтому для определенных значений мощности двигателя второй турбонагнетатель больше не требуется, и можно избежать значительных затрат.
|
|
|
Подогрев двигателя
Высокая термодинамическая эффективность современных двигателей также имеет свои недостатки: значительно меньше выделяется отработанное тепло, которое, однако, необходимо для обогрева двигателя, трансмиссии и, в зависимости от погодных условий, интерьера автомобиля. В то же время циклы испытаний для определения выбросов CO2 и выхлопов требуют холодного запуска. Чтобы распределить начальное тепло, полученное оптимальным образом, относительно комфорта и выбросов пассажиров, Schaeffler внедрил модуль термообработки (рисунок 12).
В фазе прогрева двигателя модуль может полностью отключить охлаждающую жидкость, поступающую в двигатель, или установить минимальный объемный расход. Когда двигатель работает при рабочей температуре, температуру охлаждающей жидкости можно быстро регулировать до различных температурных уровней, в зависимости от требований нагрузки и внешних условий. Компонент имеет два связанных поворотных золотниковых клапана, которые используют один привод. Первый объемный двигатель, оснащенный многофункциональным контроллером охлаждающей воды Schaeffler, представляет собой 1.8-литровый двигатель TFSI, выпускаемый Audi (четырехцилиндровый линейный двигатель третьего поколения). Модуль нагревает охлаждающую жидкость со скоростью, которая на 30% выше, чем у предшественника, который имеет термостат воскового типа. Фактически, время, необходимое для достижения целевой температуры масла, уменьшается на 50% [8].
|
|
|
Компактные конструкции для небольших двигателей и транспортных средств и дальнейшая разработка функциональной интеграции - основное внимание в будущих приложениях [8]. Разработка включает в себя многофункциональный модуль с отдельными схемами для блока цилиндров и головки блока цилиндров (раздельное охлаждение). По оценкам Шеффлера, можно экономить до 4 г CO2 на километр с умелым применением модуля термообработки. Управляемый водяной насос является особенно хорошим решением для коммерческих автомобилей, системы охлаждения которых предназначены для подъемов на холмах и, таким образом, позволяют снизить мощность при движении на ровной поверхности.
Выключить двигатель
Естественно, что двигатель имеет самый низкий расход топлива, когда он не работает, поэтому современные автомобили все чаще выключают двигатель не только во время испытаний, но и в реальных дорожных ситуациях. Ожидание на 2016 год состоит в том, что две трети всех новых автомобилей, продаваемых в Европе, будут включать в себя системы запуска / остановки; с 2019 года они будут стандартными для автомобилей с традиционным питанием в большинстве сегментов [9]. Потребление NEDC может быть уменьшено до 4,5%. В следующем цикле «Процедура испытаний во всем мире гармонизированных транспортных средств» (WLTP) процент простоя двигателя уменьшается с 23% до ок. 13%. Это означает, что использование start / stop не достигает такого же уровня сокращения. Тем не менее, WLTP более динамичен в целом, так что функции движения транспортного средства приобретают все большее значение.
|
|
|
При его простейшем выбеге - или лучше перезапустить двигатель в конце фазы выбега - можно добиться с помощью генератора стартера с ременным приводом. Целью разработки является переход от одного рабочего состояния к другому, причем изменение является едва заметным или даже незаметным для водителя. Однако, по сравнению с обычными ременными приводами, возникают большие крутящие моменты, которые делают новые концепции натяжителей ремней необходимыми. Широкое разнообразие возможных концепций варьируется от использования двух механических натяжных устройств до гидравлического натяжного устройства. Предпочтительным вариантом Schaeffler является развязывающий натяжитель, установленный на генераторе (рис. 13).
Функция этого нового натяжителя подробно описана в [5].
Прогноз
Используя технологии, описанные в этой статье, эффективность современных экономичных двигателей внутреннего сгорания может быть значительно улучшена. Шеффлер оценивает весь оставшийся потенциал повышения эффективности двигателей объемного объема до 20% для бензиновых двигателей и 10% для дизельных двигателей. Однако часть этого потенциала уже реализована в двигателях, которые сейчас появляются на рынке.
Кроме того, последовательная разработка двигателя внутреннего сгорания даст дополнительный потенциал, даже если существующие идеи еще не могут быть охвачены технологией, которая готова к серийному производству:
- Полное исключение полного обогащения даже на газовых двигателях с удельной мощностью 100 кВт / л или более. В дополнение к экономии топлива, это также уменьшит выбросы частичных газов
- Замена подшипников скольжения подшипниками качения в приводе коленчатого вала. Фундаментальная техническая осуществимость этого приложения уже доказана, даже если акустически удовлетворительное решение еще не найдено. Исследования, проведенные Schaeffler, выявили потенциальную экономию CO2 примерно на 3%
- дезактивация цилиндра, которая поочередно выключает каждый цилиндр, а не всегда закрывая тот же цилиндр [10]; это предотвращает охлаждение отдельных цилиндров
По мнению Шеффлера, развитие двигателя и трансмиссии должно быть еще более тесно скоординировано в будущем, чтобы полностью использовать этот потенциал. В конце концов, эффективные приводы будут только успешными на рынке, если они отвечают ожиданиям клиентов в отношении акустики и вибрации. В свою очередь, степень снижения общих выбросов CO2 от автомобильного транспорта зависит только от того, насколько быстро эффективными приводами становятся нормы. Разработчики двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий должны преодолеть эту серьезную проблему, работая вместе.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 98; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!