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可变涡流节气门体:把关发动机燃效的低成本技术

作者:四川新闻 | 发布时间:2018-12-17 16

在各种“新能源”汽车为汽车业描绘未来图景的同时,传统发动机依然有较大的燃效改进空间,这方面也是国际、国内车企目前实现节能减排的主要选择。在促进发动机节能减排方面,除了采用铝、镁等轻质材料,促其轻量化以外,还有很多技术可使发动机燃效提高,如可变配气相位(VVT)、涡轮增压、缸内直喷、汽油机稀薄燃烧、电磁气门无凸轮轴技术等。这些技术由国外发明,且大部分早已在国外品牌汽车上推广应用。但是,在国内,这些技术因为多掌握在外资企业手中,且成本较高,其应用还处在起步阶段。

这些技术都有不同程度的节能减排效果,但总的来说,它们都只是在外围发挥作用,而其作用受制于节气门处进气流量的大小和速度。如果不对节气门这个控制进气流量和流速的“把门将军”进行任何改进,仍沿用传统的单片门体(在节气门体的进气道里起一个控制进气流量的作用),这样就有一个固有的缺陷:进气时,节流板后面的气流漩涡直接影响了进气的冲量,造成泵气损失比较大。即使在发动机内部采用了VVT等新技术,效果依然受限。

而在汽车技术上长期落后于国外的中国,则研发成功了节气门的新技术——新型可变涡流节气门体技术,有效解决这一问题。这一技术可使发动机的燃烧工况得以改善,每个气缸出的力都一致,进气速度增加,流量增大,泵气损失减少,从而改善发动机的燃效和自洁能力,提高动力性能。该技术源自四川洁劲创新科技有限公司总经理王平的发明专利“圆盘形汽车发动机、内燃机可变涡流节气门”。


新型可变涡流节气门体

据王平介绍,新型可变涡流节气门体技术跟同类型的节能减排产品相比,优势比较明显。它的作用可以像VVT那样,甚至可超过VVT的效果。

普通节气门体由于采用挡板型节流板,易在节流板下形成气流漩涡,导致进气紊乱,泵气损失较大。而新型可变涡流节气门体能形成规则的压力云和压力梯度,提高进气动态湍动能减少进气管负压区,从而减少发动机泵气损失;在同开度条件下,能取得比普通节气门更大的进气管进气压力和进气充量,且发动机气缸内能形成更大的流量系数、涡流比,能使发动机进气更充分,让每个气缸得到更均匀的混合气体,使燃烧更完全。

VVT也是对可变进气的控制技术,提高气门的升程,以改善发动机的冲量。但是气门的升程提高后,小负荷、气门重叠的时候,废气又回冲到进气管里,形成较大的内部循环。这个内部循环在发动机有些工况下可降低能油耗和排放,但在发动机低负荷、低速工作时状态不稳定,工作比较粗暴,而且由于气门升程比较高,节流板在小负荷的时候必须关闭得比较小,这就直接导致了它更大的泵气损失和节流损失。

新型可变涡流节气门体技术的节能效果非常明显,国家交通部也在重点推广这一技术。“这一技术可以使发动机泵气损失减少,从而节省燃料消耗。另外,根据我们在国家机动车质量监督检查中心(重庆)检测的结果,按欧Ⅲ的标准,这一技术可使碳氢化合物降低11%。一氧化碳降低48.6%,氮氧化合物降低53%以上。氮氧化合物已经超过了欧Ⅳ的标准,还降低了11%左右,”王平表示。

新型可变涡流节气门体从外面看不出它有什么改变,跟原来的节气门是一样的,可以进行无缝切换。因为国家使用的发动机系统一般都属于德尔福、博世和联合电子的,四川洁劲在生产新型可变涡流节气门体就直接从它们在国内的工厂采购步进电机和节气门位置传感器,从而对应现有的发动机系统,并可保证我们节气门的质量可靠性和稳定性。

虽然这一采购成本较高,但总的来说,相比VVT、涡轮增压等技术,它比较简单,成本比较低廉。所以王平形容它是“单方治大病”。

目前这一新型可变涡流节气门体在四川洁劲(成立于2007年)边开发边生产,慢慢向市场推进,2007年、2008年其产量在一千万左右,2009年增加到一千三百万,今年产量预计会在现有基础上在增加三至五万台。该公司通过与绵阳新晨动力机械有限公司合作,已将这一新型可变涡流节气门体应用在了一汽红塔自由风和北京现代出租等车上。未来5年,该公司在进一步提高产量的同时,还计划上市。