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江淮瑞风20T24CBR发动机技术解析

'江淮瑞风20T24CBR发动机技术解析'
2.0TCI及2.4CBR发动机介绍提纲:一、发动机主要参数对比二、 2.0TCI发动机介绍 1、2.0TCI发动机的技术特性介绍 2、2.0TCI发动机增加技术介绍 3、2.0TCI发动机使用注意事项三、 2.4CBR发动机介绍 1、2.4CBR发动机的技术创新点 2、2.4CBR发动机的优势 3、2.4CBR发动机的主要变动一、发动机主要性能参数对比 项 目 2.0T 2.0NA 2.4CBR 2.4NA 额定功率(kW/rpm) 120/5400 95/6000 110/5750 100/5500 动力性 最大扭矩(N.m) 235/1800-4800 210/2800-4500 193/2800-4500 172/2800-4500 低端扭矩(N.m/1800rpm) 200 / / 155 最低燃油消耗率(g/kW.h) 270 270 270 270 经济性 2000rpm@2bar下燃油消耗率 420 / 360 420 综合油耗(百公里油耗) 9.8升 9升 8.8升 10升启动性 -30℃下启动时间(秒) ≤ 5 ≤ 5 ≤ 5 ≤ 5 可靠性 交变载荷 400h / 400h / 及 耐 久 热冲击 200h / 200h / 性 排 放 国三 国三 国四 国三 噪声指标(dB(A)) 95-97一、发动机主要结构参数对比 发动机的主要结构参数 序号 项目 2.0T 2.0NA 2.4CBR 2.4NA 1 缸径(mm) 85 85 86.5 86.5 2 行程(mm) 88 88 100 100 3 行程缸径比 1.03 1.03 1.15 1.15 / / 4 曲柄连杆比 0.33 0.33 5 缸心距(mm) 93 93 93 93 6 缸心距与缸径比 1.09 1.09 1.07 1.07 7 压缩比 8.5 10 10 10 8 排量(L) 1.997 1.997 2.351 2.351 / 9 长X宽X高 692×675×704 644.5×689×736.8 692×675×704二、 2.0TCI发动 机介绍1、2.0TCI发动机的技术特性介绍 ★ 2.0L 发动机 在采用增压技术后,大幅 度提升发动机的动力水平。升功率达到 了60Kw/L,性能与 V6(2.7L)发动机的水 平相当 ★ 发动机冷却循环系统进行了 优化,将膨胀水箱纳入水循环; 采用大流量水泵,使发动机的冷 却循环达到良好的水平 ★ 单缸4气门,具有更大的充气能力, 提高充气效率 ★ 双顶置凸轮轴,整个配气系统更 大的刚度,自振频率高,适应 5500的高转速 ★ 凸轮轴-摇臂-气门的驱动方式,减 小了往复运动的惯性质量。 ★ 气门与摇臂无间隙传动,避免了 气门落座反跳,起到了降低噪音、 减少磨损和优化换气质量的作用。动画演示★ 迷宫式护罩设计加上 油气分离器的应用, 使机油消耗维持在良 好的水平★ 皮带传动,保持较低的噪声水平 ★ 双平衡轴的应用,平衡二阶以 上惯性力,使发动机的振动 保持较低的水平★ 机体采用的是龙门式,无缸套结构, 结构紧凑,强度高,足以适应 140Kw发动机的应用★ 铝合金的短裙部活塞,质量轻,摩 擦阻力小★ 连杆为高强度锻件,强度高,性能 好电控燃油系统: ★ 无回油的低压有轨。 ★ 多点电喷。 ★ 氧传感器、爆震传感器的闭环控制。 ★ 各种传感器信号的精确采集,保证了发动机精确喷油,合理的点 火时间;维持保证了发动机的油耗和排放在较高的水平! 2、2.0TCI发动机增加技术介绍:Ø 增加技术概况 扩缸和增压是提高现有车用发动机 功率常用的两种方法。采用涡轮增 压技术是提高发动机功率的措施之 一。以前废气涡轮增压器多用在柴 油发动机上,例如载重汽车和大客 车上的柴油发动机,现在许多汽车 制造公司都采用这种增压技术来改 进发动机的输出功率,藉以实现轿 车的高性能化。Ø 增压技术的原理 Ø 增压技术的优点★ 动力性得到大幅度提升: Ø 增压技术的优点 ★ 经济性得到提升: 根据对欧洲200种汽油车的调查,相同功率的增压发动机和自然吸气发动机,前者 的排量可以比后者减少18%至35%,燃油经济性可以提高10%左右。 增压技术的原意是强化发动机工作过程,提高发动机升功率。这样降低了发动机的重量,减少汽车的滚动阻力,对于汽车节能来说具有积极意义。但是,这些都不是增压技术使汽车节能的根本原因。增压技术能够使发动机节能的根本原因是,它可以提高发动机的负荷率。一台发动机可以有无数个同样大小功率的工况点。自然吸气发动机只有处在中低速的高负荷区域,才能够获得最低的油耗率。在设计汽车时,必须按照汽车设计的最高车速选定发动机标定功率,可是实际车速很少达到最高车速,特别是在城市行驶时。所以,发动机大多在燃油经济性很差的工况区域运行,负荷率很低,提高发动机负荷率可以提高燃油经济性。如果把一台自然吸气发动机改成具有相同标定功率的增压发动机,主要依靠增压来达到要求的标定功率,它的排量可以减少很多。在汽车的常用车速下,发动机 的增压度很低,几乎作为一台排量减小接近一半左右的自然吸气发动机。所以在常用工况下,它可以在较高的负荷率下运行,相当接近发动机的最佳燃油经济性工况区域。一旦汽车需要加速,发动机很快达到标定功率。增压发动机提高了进气压力,从而增大了正的排气功,对节能又相当贡献。另外,热力学计算也表明,增压发动机可以降低发动机的壁面散热,有利于提高燃油经济性。 3、2.0TCI发动机使用注意事项: 现在废气涡轮增压器技术在国内得到越来越多的应用,这项技术不仅可以提高功率,还可以增大扭矩,但是具有这种结构的发动机在使用时应注意一些问题,否则会造成涡轮增压器的过早损坏。使用时注意事项如下:Ø发动机启动后应怠速运转一会儿,使润滑油达到一定的工作温度和压力,以免突然增加负荷时因轴承无油而加速磨损,甚至卡死。Ø车辆停车时由于增压器转子转动具有一定惯性,所以发动机不要立即熄火,应怠速运转一段时间,以使增压器转子的温度和转速逐渐下降。立即熄火会使机油丧失压力,转子靠惯性转动时得不到润滑而损坏。Ø经常检查机油油量,避免因缺少机油而导致轴承实效及转动件卡死。Ø定期更换机油及机滤。Ø定期清洗更换空气滤芯,空滤过脏会造成进气阻力增加,使发动机功率下降。Ø经常检查进气系统的密闭性,漏气会使灰尘吸入增压器及发动机,损坏增压器和发动机。Ø由于涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,所以增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修。二、2.4CBR发动机介绍 2.4L CBR汽油发动机项目 是江淮汽车公司应用世界先进的 CBR技术,整合国际技术资源 而自主开发的,该项目的实施必 将大大提高我国发动机的研究水 平,改变人们对传统发动机的认 识,在节约能源的同时提升企业 的自开发能力和企业的核心竞争 力。 1、技术创新点 1)CBR——Controlled Burn Rate System(可控燃烧速率) CBR利用双气道技术,通过控制发动机缸内气流的运动方向和运动 速度以及进入气缸内的废气含量来控制发动机燃烧速率,从而改善发动 机的燃烧质量,降低燃油消耗和改善排放水平,同时适当提升发动机的 动力性。 Ø在中低负荷、中低转速时关闭中性气道提高混合气的燃烧速率,降低 此工况下的燃油耗和排放; Ø应用CBR系统后,可以使得发动机能容忍更大的废气再循环(EGR) 率,从而进一步降低油耗和排放 ; Ø在高速、高负荷时打开中性气道,保证扭矩输出。u CBR技术为什么省油? 燃烧速率加快,从而燃烧效率提高; EGR率大幅度提高,减少泵气损失。双气道的布置——中性气道、切向气道 开—关 切向气道 气道滑片 中性气道 涡流滑片的布置 滑片 执行机构 在进气歧管上设计滑片对不同工况下切向气道和中性气道工作进行调整2)废气的导入和分配 EGR- Exhaust Gas Recirculation (废气再循环) 发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温 度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开,进气管真空度经电磁阀 进入EGR阀真空膜室,膜片拉杆将EGR阀门打开,排气中的少部分废气经 EGR阀进入进气系统,与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进 入气缸参与混合气的燃烧,降低了燃烧时气缸中的温度,因是NOX在高温 富氧的条件下生成的,故抑制了NOX的生成,从而降低了废气中的NOX的 含量。但是,过度的废气参与再循环,将会影响混合气的着火、性能,从 而影响发动机的动力性,特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时, 在循环的废气会明显地影响发动机性能。所以,当发动机在怠速、低速 、小负荷及冷机时,ECU控制废气不参与再循环,避免发动机性能收到影 响;当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时,ECU控制少部 分废气参与再循环,而且,参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、 温度及废气温度的不同而不同,以达到废气中的NOX最低。 如图所示:EGR阀根据需要控制来自排气管的废气量,再通过分配管路均匀分配到各缸,废气通向切向空气流;CBR执行器通过控制中性气道流通面积来控制气流。当中性气道流通面积最大时,进入汽缸气体流速最小,燃烧速率最小;当直向通道关闭时,汽缸内产生紊流最强,气体混合均匀,燃烧速率最大,因而达到低速节油,增扭的作用。同时又可以提高发动机的动力性。 EGR在进气歧管上的通道布置进入进气歧管 来自进气歧管2、采用CBR系统的优势 1)低负荷下的优势 下图是对CBR发动机和原形样机在2000rpm@BMEP 2bar的工况下做的对比试验结果 分析可以得出以下结论: (1)判定发动机燃烧快慢,一般以2%mfb到90%mfb之间的时间CD来衡量,明显 CBR发动机的 燃烧速率比普通发动机要快; (2)相同的工况下,由于CBR系统可以提高燃烧速率,CBR发动机的点火提前角要比普通发动 机的点火提前角小至少10度以上; (3)随着EGR率的增加,燃烧速率会降低,需要增加点火提前角来提高燃烧效率,随着点火提 前角越大,燃烧稳定性越差,而由于CBR发动机的点火提前角比较小,并且燃烧速率比较快, 因此 CBR 发动机可以容忍更大的EGR率; (4)随着EGR 率增加和节气门开度增大,发动机在中低速、中低负荷时的节流损失降低,从而 油耗率降低。 l 中负荷工况下的优势 根据试验数据分析,CBR发动机对抑制爆震有很好的作用。 爆震发生的原因为,气缸内火焰前锋还未到达气缸壁时,由于气缸壁的高温以及边缘的局部压缩高温,使得气缸边缘的混合气在火焰前锋到达之前产生自燃,导致气缸内压力急剧上升而不受控制,即发生爆震。 CBR发动机由于进气涡流的作用,火焰传播速率很快,火焰前锋在气缸边缘的局部高温处还未产生自燃之前到达并点燃混合气,使气缸内混合气在可控范围内燃烧,从而很大程度降低了爆震的发生。 l 冷机怠速工况下的优势 在怠速时,由于EGR处于关闭状态,CBR发动机燃烧速率加快,燃烧温度高;同时由于燃烧稳定性好,可以很大范围内推迟点火提前角,使燃料后燃比例增加,从而提高催化器的加热功率。图10是CBR发动机与一般自然吸气发动机在1200rpm@BMEP 1bar的冷机怠速工况下的催化器加热功率对比。 冷机怠速 3、2.4CBR发动机2.4N/A的主要变动比较 1)缸盖设计 对缸盖气道进行了全新设计,将每个缸的两个进气道的分隔墙延伸到进气歧管上,滑板的后端。 气道的走向发生改变,进气方向一个为切向,另一个为中性气道。排气侧的废气经过管道导入到 EGR阀,再由EGR阀根据电控单元的指令控制废气经分配管均匀分配到四个汽缸的切向气道。 根据进气模拟分析,由目标涡流比的需求来设计切向气道的模型,再根据模型制成快速成型件气道,经过气道试验,并结合发动机的功率扭矩需求,最终确定气道的形状。 ①为中性气道模型 ②为切向气道模型 ③为中性气道产生的进气滚流 ④为切向气道产生的进气涡流。 2) 进气歧管设计 进气歧管与缸盖安装面上设计有滑片槽,并延伸有气道分隔墙,而且设计有EGR管道。如图7所示,中性气道被关闭,在喷油器附近开有一个小口,保证有少量的混合气经过小口流入中性气道,进入气缸,这样设计的好处是:在保证大部分混合气从切向气道进入气缸的同时,通过少量混合气流过中性气道带走气道壁上未雾化的燃油,这样可以减少HC的排放量。3) 排气歧管设计 考虑到排气的均匀性,对排气歧管进行了全新设计,每个 排气支管的长度一样,排气均匀性得到很大的提高 。4)电控系统 瑞风2.4L CBR 发动机采用了UAES的ME797电控系统平台,与以前的电控系统的最大区别是:1、采用了基于扭矩控制的控制方法;2、采用了电子节气门,可以达到很好的驾驶性要求以及控制精度,还可以方便的实现自动巡航功能;3、增加了CBR、EGR控制系统。2.0TCI及2.4CBR发动机介绍提纲:一、发动机主要参数对比二、 2.0TCI发动机介绍 1、2.0TCI发动机的技术特性介绍 2、2.0TCI发动机增加技术介绍 3、2.0TCI发动机使用注意事项三、 2.4CBR发动机介绍 1、2.4CBR发动机的技术创新点 2、2.4CBR发动机的优势 3、2.4CBR发动机的主要变动一、发动机主要性能参数对比 项 目 2.0T 2.0NA 2.4CBR 2.4NA 额定功率(kW/rpm) 120/5400 95/6000 110/5750 100/5500 动力性 最大扭矩(N.m) 235/1800-4800 210/2800-4500 193/2800-4500 172/2800-4500 低端扭矩(N.m/1800rpm) 200 / / 155 最低燃油消耗率(g/kW.h) 270 270 270 270 经济性 2000rpm@2bar下燃油消耗率 420 / 360 420 综合油耗(百公里油耗) 9.8升 9升 8.8升 10升启动性 -30℃下启动时间(秒) ≤ 5 ≤ 5 ≤ 5 ≤ 5 可靠性 交变载荷 400h / 400h / 及 耐 久 热冲击 200h / 200h / 性 排 放 国三 国三 国四 国三 噪声指标(dB(A)) 95-97一、发动机主要结构参数对比 发动机的主要结构参数 序号 项目 2.0T 2.0NA 2.4CBR 2.4NA 1 缸径(mm) 85 85 86.5 86.5 2 行程(mm) 88 88 100 100 3 行程缸径比 1.03 1.03 1.15 1.15 / / 4 曲柄连杆比 0.33 0.33 5 缸心距(mm) 93 93 93 93 6 缸心距与缸径比 1.09 1.09 1.07 1.07 7 压缩比 8.5 10 10 10 8 排量(L) 1.997 1.997 2.351 2.351 / 9 长X宽X高 692×675×704 644.5×689×736.8 692×675×704二、 2.0TCI发动 机介绍1、2.0TCI发动机的技术特性介绍 ★ 2.0L 发动机 在采用增压技术后,大幅 度提升发动机的动力水平。升功率达到 了60Kw/L,性能与 V6(2.7L)发动机的水 平相当 ★ 发动机冷却循环系统进行了 优化,将膨胀水箱纳入水循环; 采用大流量水泵,使发动机的冷 却循环达到良好的水平 ★ 单缸4气门,具有更大的充气能力, 提高充气效率 ★ 双顶置凸轮轴,整个配气系统更 大的刚度,自振频率高,适应 5500的高转速 ★ 凸轮轴-摇臂-气门的驱动方式,减 小了往复运动的惯性质量。 ★ 气门与摇臂无间隙传动,避免了 气门落座反跳,起到了降低噪音、 减少磨损和优化换气质量的作用。动画演示★ 迷宫式护罩设计加上 油气分离器的应用, 使机油消耗维持在良 好的水平★ 皮带传动,保持较低的噪声水平 ★ 双平衡轴的应用,平衡二阶以 上惯性力,使发动机的振动 保持较低的水平★ 机体采用的是龙门式,无缸套结构, 结构紧凑,强度高,足以适应 140Kw发动机的应用★ 铝合金的短裙部活塞,质量轻,摩 擦阻力小★ 连杆为高强度锻件,强度高,性能 好电控燃油系统: ★ 无回油的低压有轨。 ★ 多点电喷。 ★ 氧传感器、爆震传感器的闭环控制。 ★ 各种传感器信号的精确采集,保证了发动机精确喷油,合理的点 火时间;维持保证了发动机的油耗和排放在较高的水平! 2、2.0TCI发动机增加技术介绍:Ø 增加技术概况 扩缸和增压是提高现有车用发动机 功率常用的两种方法。采用涡轮增 压技术是提高发动机功率的措施之 一。以前废气涡轮增压器多用在柴 油发动机上,例如载重汽车和大客 车上的柴油发动机,现在许多汽车 制造公司都采用这种增压技术来改 进发动机的输出功率,藉以实现轿 车的高性能化。Ø 增压技术的原理 Ø 增压技术的优点★ 动力性得到大幅度提升: Ø 增压技术的优点 ★ 经济性得到提升: 根据对欧洲200种汽油车的调查,相同功率的增压发动机和自然吸气发动机,前者 的排量可以比后者减少18%至35%,燃油经济性可以提高10%左右。 增压技术的原意是强化发动机工作过程,提高发动机升功率。这样降低了发动机的重量,减少汽车的滚动阻力,对于汽车节能来说具有积极意义。但是,这些都不是增压技术使汽车节能的根本原因。增压技术能够使发动机节能的根本原因是,它可以提高发动机的负荷率。一台发动机可以有无数个同样大小功率的工况点。自然吸气发动机只有处在中低速的高负荷区域,才能够获得最低的油耗率。在设计汽车时,必须按照汽车设计的最高车速选定发动机标定功率,可是实际车速很少达到最高车速,特别是在城市行驶时。所以,发动机大多在燃油经济性很差的工况区域运行,负荷率很低,提高发动机负荷率可以提高燃油经济性。如果把一台自然吸气发动机改成具有相同标定功率的增压发动机,主要依靠增压来达到要求的标定功率,它的排量可以减少很多。在汽车的常用车速下,发动机 的增压度很低,几乎作为一台排量减小接近一半左右的自然吸气发动机。所以在常用工况下,它可以在较高的负荷率下运行,相当接近发动机的最佳燃油经济性工况区域。一旦汽车需要加速,发动机很快达到标定功率。增压发动机提高了进气压力,从而增大了正的排气功,对节能又相当贡献。另外,热力学计算也表明,增压发动机可以降低发动机的壁面散热,有利于提高燃油经济性。 3、2.0TCI发动机使用注意事项: 现在废气涡轮增压器技术在国内得到越来越多的应用,这项技术不仅可以提高功率,还可以增大扭矩,但是具有这种结构的发动机在使用时应注意一些问题,否则会造成涡轮增压器的过早损坏。使用时注意事项如下:Ø发动机启动后应怠速运转一会儿,使润滑油达到一定的工作温度和压力,以免突然增加负荷时因轴承无油而加速磨损,甚至卡死。Ø车辆停车时由于增压器转子转动具有一定惯性,所以发动机不要立即熄火,应怠速运转一段时间,以使增压器转子的温度和转速逐渐下降。立即熄火会使机油丧失压力,转子靠惯性转动时得不到润滑而损坏。Ø经常检查机油油量,避免因缺少机油而导致轴承实效及转动件卡死。Ø定期更换机油及机滤。Ø定期清洗更换空气滤芯,空滤过脏会造成进气阻力增加,使发动机功率下降。Ø经常检查进气系统的密闭性,漏气会使灰尘吸入增压器及发动机,损坏增压器和发动机。Ø由于涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修及安装时的工作环境要求很严格,所以增压器出现故障或损坏时应到指定的维修站进行维修。二、2.4CBR发动机介绍 2.4L CBR汽油发动机项目 是江淮汽车公司应用世界先进的 CBR技术,整合国际技术资源 而自主开发的,该项目的实施必 将大大提高我国发动机的研究水 平,改变人们对传统发动机的认 识,在节约能源的同时提升企业 的自开发能力和企业的核心竞争 力。 1、技术创新点 1)CBR——Controlled Burn Rate System(可控燃烧速率)
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