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发动机配件 热效率超过50% 潍柴有哪些独特的技术?
空博文 POST:2020-9-26 08:00 复制链接 看图
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9月16日,潍柴在山东济南高调发布了全球首款热效率突破50%的13L柴油发动机,并且潍柴对外宣称具备量产能力,这一技术迅速使潍柴成为全球柴油发动机行业翘楚,引领了未来柴油机发展方向。那么,潍柴的这款热效率突破50%的柴油机到底有那些独特的技术呢?

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五大专有技术 机体附件全部都是电控

根据潍柴技术人员介绍,潍柴这款车用WP13H柴油机本体热效率能超过50%,主要是用了协同燃烧技术、协调设计技术、排气能量分配技术、分区润滑技术、智能控制技术等五大技术。解决了高效燃烧、低传热、高可靠性、低摩擦损耗、低污染物排放、智能控制等一系列世界级难题,使柴油机本体热效率超过了50%。

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简单的来说,这款发动机五项专有技术如下:

1、协同燃烧技术:通过气道、喷油、燃烧室型线等系统更加巧妙的设计,可以使燃烧室内速度场、浓度场等物理场之间的关系更加和谐,燃烧速度提升30%。

2、协调设计技术:发动机本体对最高燃烧压力的承受能力极大的限制了燃烧的改善。为了适应更高的燃烧压力,需要又选择地弱化部分零件,从而使整体结构得到强化,系统的高爆压承受能力提升大约60%。

3、排气能量分配技术:伴随着燃烧的改善,污染物排放控制的难度答复增加,恰当的排气系统的设计,可以在适应废弃再玄幻的需求的同时,保障涡轮机提升效率的需求,满足柴油机排放法规的同时提升1%的热效率。

4、分区润滑技术:根据系统各摩擦副的不同特性,分区域有针对性地采用了不同的减摩技术,使整体的摩擦降低20%。

5、智能控制技术:利用自主ECU的优势,创造性地开发出一系列更加精准控制的预测模型,使柴油机工作的每一部分区域均能够更加高效。

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其中最引人关注的是分区润滑和智能控制,以及排气能量分配技术,分区润滑主要是针对发动机不同零部件送需要的润滑条件进行调整,以减少摩擦副之间的摩擦阻力,简答的来说就是通过技术手段实现减摩。

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其中比较属于潍柴的专利的是发动机缸筒分区润滑技术,发动机活塞在钢筒内上下运动的时候,不同阶段的摩擦力和所需的润滑条件也不一样。在快到上止点和下止点的时候速度最慢,在中间的时候速度最快,因此,在中间的时候所需要的润滑也是最高的。

针对于此,在缸筒中间的位置进行了特殊处理,减少摩擦力,缸套-活塞环系统的润滑减摩与机油消耗是内燃机节能减排的关键,一方面减小摩擦可以提高发动机的机械效率,另一方面需同时降低机油消耗以减少颗粒物的排放。

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从现场展出的发动机还可以看出,智能控制方面也坐了很多升级,包括但不限于高压共轨管、进排气温度和压力、涡轮旁通阀、油气分离器等等全部都是智能监测和控制了。通过电信号传感器,减少机械消耗,把所有的热效率都用在传动系统上。

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为了减少发动机附件消耗热效率,这款发动机还采用了离合器空压机、离合器水泵、电磁硅油离合器风扇等等,主要是能减少摩擦,减少能耗的地方,全部都用上了。搭配智能控制技术,根据发动机工作状态来调整各个附件的状态,减少能耗。

曲轴偏置 减少摩擦提升燃油经济性

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在这款发动机上,我们还发现了一项比较少见的技术——曲轴偏置,传统的柴油机大部分曲轴和活塞都是在同一条中心线上,简单的说就是曲轴的中心和活塞的中心是垂直的。而潍柴这款热效率超过50%的车用柴油发动机曲轴中心位置有一定的偏移,曲轴和活塞不在一条垂直线上。

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这样的设计有什么好处呢?首先是燃烧室充气效率会提高,活塞下行速度降低,在同等发动机转速和相同活塞行程下,进气时间增加,适当调整配气相位,能使充气量得到提高,在残余废气相等的情况下,充气效率有所提高。

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其次是减少摩擦力,中心式发动机的活塞运动到上止点和下止点的时候所受到的力是最大的。就像是蹬自行车一样,当自行车踏板到最上面和最下面的时候,你的脚感觉很吃力。但是当自行车脚踏板转过上、下顶点之后再用脚发力,就省劲儿了,曲轴偏置技术就是类似这个原理。

但是曲轴偏置后带来的后果就是会对缸壁产生侧压力,因为连杆摆角始终为负,需要一些特殊的工艺加以消除。侧压力是偏置式发动机最大的负面影响。由于连杆摆角始终为负,导致侧压力始终存在,且大部分时间集中作用在一个方向。因此就必须在现有基础上,针对磨损加剧处增强缸壁硬化处理,才能保证发动机的工作可靠性。

编后语

潍柴作为全球领先的柴油机制造企业,此次面向全球发布首款热效率超过50%的车用柴油发动机也再一次验证了潍柴的实力。五大专有技术最终达成了热效率超过50%。此外,也离不开其他参与者的支持,比如博世、AVL等等,潍柴通过整合全球资源,实现了车用柴油机热效率的瓶颈。这一次,潍柴真的走在了全世界前面,做到了领头羊的作用。

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