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【卡車之家原創(chuàng)】9月16日,濰柴在山東濟南高調(diào)發(fā)布了全球首款熱效率突破50%的13L柴油發(fā)動機,并且濰柴對外宣稱具備量產(chǎn)能力,這一技術(shù)迅速使濰柴成為全球柴油發(fā)動機行業(yè)翹楚,引領(lǐng)了未來柴油機發(fā)展方向。那么,濰柴的這款熱效率突破50%的柴油機到
【卡車之家 原創(chuàng)】9月16日,濰柴在山東濟南高調(diào)發(fā)布了全球首款熱效率突破50%的13L柴油發(fā)動機,并且濰柴對外宣稱具備量產(chǎn)能力,這一技術(shù)迅速使濰柴成為全球柴油發(fā)動機行業(yè)翹楚,引領(lǐng)了未來柴油機發(fā)展方向。那么,濰柴的這款熱效率突破50%的柴油機到底有哪些獨特的技術(shù)呢?
五大專有技術(shù) 機體附件全部都是電控
根據(jù)濰柴技術(shù)人員介紹,濰柴這款車用WP13H柴油機本體熱效率能超過50%,主要是用了協(xié)同燃燒技術(shù)、協(xié)調(diào)設(shè)計技術(shù)、排氣能量分配技術(shù)、分區(qū)潤滑技術(shù)、智能控制技術(shù)等五大技術(shù)。解決了高效燃燒、低傳熱、高可靠性、低摩擦損耗、低污染物排放、智能控制等一系列世界級難題,使柴油機本體熱效率超過了50%。
簡單的來說,這款發(fā)動機五項專有技術(shù)如下:
1、協(xié)同燃燒技術(shù):通過氣道、噴油、燃燒室型線等系統(tǒng)更加巧妙的設(shè)計,可以使燃燒室內(nèi)速度場、濃度場等物理場之間的關(guān)系更加和諧,燃燒速度提升30%。
2、協(xié)調(diào)設(shè)計技術(shù):發(fā)動機本體對最高燃燒壓力的承受能力極大的限制了燃燒的改善。為了適應更高的燃燒壓力,需要又選擇地弱化部分零件,從而使整體結(jié)構(gòu)得到強化,系統(tǒng)的高爆壓承受能力提升大約60%。
3、排氣能量分配技術(shù):伴隨著燃燒的改善,污染物排放控制的難度大幅增加,恰當?shù)呐艢庀到y(tǒng)的設(shè)計,可以在適應廢棄再玄幻的需求的同時,保障渦輪機提升效率的需求,滿足柴油機排放法規(guī)的同時提升1%的熱效率。
4、分區(qū)潤滑技術(shù):根據(jù)系統(tǒng)各摩擦副的不同特性,分區(qū)域有針對性地采用了不同的減摩技術(shù),使整體的摩擦降低20%。
5、智能控制技術(shù):利用自主ECU的優(yōu)勢,創(chuàng)造性地開發(fā)出一系列更加精準控制的預測模型,使柴油機工作的每一部分區(qū)域均能夠更加高效。
其中最引人關(guān)注的是分區(qū)潤滑和智能控制,以及排氣能量分配技術(shù),分區(qū)潤滑主要是針對發(fā)動機不同零部件所需要的潤滑條件進行調(diào)整,以減少摩擦副之間的摩擦阻力,簡答的來說就是通過技術(shù)手段實現(xiàn)減摩。
其中比較屬于濰柴的專利的是發(fā)動機缸筒分區(qū)潤滑技術(shù),發(fā)動機活塞在鋼筒內(nèi)上下運動的時候,不同階段的摩擦力和所需的潤滑條件也不一樣。在快到上止點和下止點的時候速度最慢,在中間的時候速度最快,因此,在中間的時候所需要的潤滑也是最高的。
針對于此,在缸筒中間的位置進行了特殊處理,減少摩擦力,缸套-活塞環(huán)系統(tǒng)的潤滑減摩與機油消耗是內(nèi)燃機節(jié)能減排的關(guān)鍵,一方面減小摩擦可以提高發(fā)動機的機械效率,另一方面需同時降低機油消耗以減少顆粒物的排放。
從現(xiàn)場展出的發(fā)動機還可以看出,智能控制方面也做了很多升級,包括但不限于高壓共軌管、進排氣溫度和壓力、渦輪旁通閥、油氣分離器等等全部都是智能監(jiān)測和控制了。通過電信號傳感器,減少機械消耗,把所有的熱效率都用在傳動系統(tǒng)上。
為了減少發(fā)動機附件消耗熱效率,這款發(fā)動機還采用了離合器空壓機、離合器水泵、電磁硅油離合器風扇等等,主要是能減少摩擦,減少能耗的地方,全部都用上了。搭配智能控制技術(shù),根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)來調(diào)整各個附件的狀態(tài),減少能耗。
曲軸偏置 減少摩擦提升燃油經(jīng)濟性
在這款發(fā)動機上,我們還發(fā)現(xiàn)了一項比較少見的技術(shù)——曲軸偏置,傳統(tǒng)的柴油機大部分曲軸和活塞都是在同一條中心線上,簡單的說就是曲軸的中心和活塞的中心是垂直的。而濰柴這款熱效率超過50%的車用柴油發(fā)動機曲軸中心位置有一定的偏移,曲軸和活塞不在一條垂直線上。
這樣的設(shè)計有什么好處呢?首先是燃燒室充氣效率會提高,活塞下行速度降低,在同等發(fā)動機轉(zhuǎn)速和相同活塞行程下,進氣時間增加,適當調(diào)整配氣相位,能使充氣量得到提高,在殘余廢氣相等的情況下,充氣效率有所提高。
其次是減少摩擦力,中心式發(fā)動機的活塞運動到上止點和下止點的時候所受到的力是最大的。就像是蹬自行車一樣,當自行車踏板到最上面和最下面的時候,你的腳感覺很吃力。但是當自行車腳踏板轉(zhuǎn)過上、下頂點之后再用腳發(fā)力,就省勁兒了,曲軸偏置技術(shù)就是類似這個原理。
但是曲軸偏置后帶來的后果就是會對缸壁產(chǎn)生側(cè)壓力,因為連桿擺角始終為負,需要一些特殊的工藝加以消除。側(cè)壓力是偏置式發(fā)動機最大的負面影響。由于連桿擺角始終為負,導致側(cè)壓力始終存在,且大部分時間集中作用在一個方向。因此就必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,針對磨損加劇處增強缸壁硬化處理,才能保證發(fā)動機的工作可靠性。
● 編后語
濰柴作為全球領(lǐng)先的柴油機制造企業(yè),此次面向全球發(fā)布首款熱效率超過50%的車用柴油發(fā)動機也再一次驗證了濰柴的實力。五大專有技術(shù)最終達成了熱效率超過50%。此外,也離不開其他參與者的支持,比如博世、AVL等等,濰柴通過整合全球資源,實現(xiàn)了車用柴油機熱效率的瓶頸。這一次,濰柴真的走在了全世界前面,做到了領(lǐng)頭羊的作用。
馬同
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