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斯太尔增压中冷柴油机

2009-06-13 14:31:00 敷衍怎么演
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敷衍怎么演

做一个帅气的卡友很累,这点我真的深有体会。

    在330马力的V8增压柴油机投入市场后的一年内,斯泰尔发动机研究试验部又研制成功一种基本结构经过多年使用考验的新变型——型号为WD815.67的增压中冷发动机。其空-空气增压中冷系统的结构被设计成与久经考验的直列六缸动机中冷系统相类似。新机型将于1983年深秋成批生产。其特性曲线见图1。

    在介绍这种新型发动机时,人们将会产生疑问,为什么又要再研制一种与现有的发动机具有相同标定功率的新发动机?

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    显然,要使发动机的功率大于330马力,看来采用增压中冷技术是可以实现的,一种370马力的发动机早就研制成功,并巳展出。但是,关于大功率发动机的问题,在学术领域里还存在着一些非常不一致的看法。

    近来有人指出,在欧洲的长途运输中,对于大部分运输部门来说,330马力已足够了,在各种极不相同的行驶条件下,都能提供足够的功率储备。较大的功率虽然能获得较高的平均车速,但许多用户由于多方面的原因,不能得到与之相应的较高的运输效率。在充分利用大功率的同时,以高速行驶,反而会导致油耗量的不断增加。

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    这个事实,从万有特性曲线(图2,油耗单位用BE一克/千瓦小时)上不能直接看出,但是其原因却能从反映WD815.67发动机的每小时油耗量与输出功率和发动机转速(也就是汽车车速,本曲线在16档时制取)之问关系的万有特性曲线(图3)上表示出来。人们知道,功率对油耗的影响是主要的,而当功率不变时,转速的影响则是微不足道的。因此,要充分利用现有的大功率,就需要在燃料上付出巨大的代价。

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    一辆38吨的半挂式汽车列车按照预定的行驶路线,在平路上用16档以80公里/小时的车速行驶时,功率相当于130千瓦,油耗量约为32升/小时,在车速提高到100公里/小时时,功率相当于200千瓦,可是油耗量却上升到48升/小时,净增50%!一辆发动机功率为276千瓦(375马力)的载重车(图3虚线所示)在平路上行驶虽然车速有可能达到120公里/小时左右,但与一辆车速约为113公里/小时、装用240千瓦(330马力)发动机的汽车相比,前者油耗量为68升/小时,而后者仅为60升/小时。

    如前所述,330马力的功率限值,实际上在任何情况下都是足够的。因此,不一味追求增大功率,而把油耗量保持在限值之内是一条具有深远意义的发展途径。

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    扭矩特性的影响

    图4表示两种扭矩特性的发动机每小时油耗量(Bh一升/小时)与平均有效压力(扭矩)和转速(即车速)之间关系的万有特性。用A表示新发动机的全负荷扭矩曲线,其扭矩增长率为30%。为了清楚地说明上述关系,用曲线B表示一台扭矩增长率低的(10%)发动机。而330马力的WD815.64涡轮增压发动机的扭矩增长率居于它们之间。四条行驶阻力曲线分别表示~辆38吨的半挂式汽车列车以l6、15、14、13档在坡度为0.5%的路面上行驶时的阻力,各档相应的车速标在图4的下方。装扭矩特性较平坦的发动机B的车以16档行驶时,车速达到83公里/小时,油耗量为45.5升/小时,而用扭矩特性较陡的发动机A虽然车速可达97公里/小时,但其油耗量却为56.5升/小时,即每小时多耗油24%,或百公里油耗约增加3升。

    在此可以看出,要充分使用现有的功率储备,就要消耗相当多的燃料,用户将必须作出判断,他是否能由较高车速得到的相应收益去弥补额外增加的燃油费用。当然,如果驾驶员以相同的车速行驶,则发动机A与发动机B一样省油。如前所述,扭矩增长率高的发动机具有大的牵引力储备的优点。然而,为了获得良好的油耗值,要求驾驶员有熟练的驾驶技术。同样地,如果驾驶员用发动机B时要想达到与用发动机A时相近的车速,则必须换入15档。这样一来,就使车速达到了98公里/小时,油耗量为59升/小时。因此,在这种情况下,扭矩特性平坦的发动机B处于油耗值较高的不利地位。

    档位选择和坡度对里程油耗的影响

    近来,用户多以“升/百公里”作为衡量汽车行驶一定里程的油耗单位。图5a—c表示百公里油耗Bs与发动机功率和转速(即挂16、15、14档时的车速)的关系(路面较平,坡度为0.5—1%)。

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    比较这三张图,首先可见,在输出功率不变时(即车重、空气和滚动阻力、车速和加速度相同),使用较低档位的油耗量显著上升,主要是因为这种情况下的车速太低。

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    例如,采用180千瓦的发动机时,在标定转速范围内,用16档行驶时的油耗量在66与40升/百公里之间(图5a),用l5档时在78与47升/百公里之间(图5b),用l4档时在92与56升/百公里之间。

    对驾驶员来说,重要的是随时都要有这样的感觉,即有足够的牵引力储备供其使用。因此,他将按照这个观点反复选择档位。当车速稳定在80公里/小时不变时,发动机A能在0:5%的坡道上挂16档运转,并且尚有20%的剩余牵引力(Z),油耗量为43升/百公里。而发动机B由于其扭矩较小,在同一坡道上以相同的车速行驶时,只有用l5档才能保持有20%的剩余牵引力,此时油耗量实际上是相同的。如果人们再观察一下按里程计算的油耗量(图5a、b),则发动机A在16档时为55升/百公里,发动机B在15档时也约为55升/百公里。即在这个油耗特性曲线中,档位对油耗的影响是微小的。因为ZF一Ecosplit16档变速器的档位分得很细,发动机在其转速范围内运转能获得最佳的效率(见图2)。

    新发动机的特点

    由于新发动机采用了增压中冷系统,燃油耗得到进一步的改善(约降低了5%)。只要较高的扭矩储备不是用来达到较高的车速,那么通过这种发动机的新的扭矩特性是可以进一步降低油耗的。这一点。也使行驶舒适性显得特别好,因为以低档行驶,从而使发动机有可能在低转速区运转。这种新的扭矩特性特别适用于在丘陵连绵的地区行驶的车辆。由于功率限制在330马力,所以油耗值也保持在限定值内,避免了滥用大功率的情况。

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    增压中冷发动机显示了比涡轮增压发动机更好的性能。海拔高度每升高一千米功率损失仅增加1%左右。与新的扭矩特性相结合,这种新的发动机也许能被称之为“阿尔卑斯山之王"。应该强调的是,增压中冷系统的另一优点是能降低温度负荷。这种增压中冷发动机由于有可能在较低的转速下工作,所以又显著地提嵩了发动机的寿命。新发动机的废气排放物,如柴油机中_的有害成分NOx(图6)和HC(图7)特别低。

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    这一方面与采用增压中冷系统有关,另一方面与燃烧和供油系统的特殊结构有关。对这种废气排污特性已调整到最佳值的发动机来说,略微增加一点油耗即可满足美国的排放法规的要求。由于标定转速低,汽车可以在较低的发动机转速条件下行驶,因此新发动机的行驶舒适性和噪声特性位于国际之首。

    STEYRWD815.67增压中冷柴油机的技术性能参数

    标定功率:240千瓦(330马力)/2200转/分,与WD815.64同

    最大扭矩:1350牛·米/l400转/分

    扭矩增长率:30%

    最佳比油耗:约200克/千瓦小时

    主要尺寸:冲程×缸径(毫米)为120×126,与WD815.64同(扭矩提高约10%,

    当然,在遵守排放法规的情况下,采用增压中冷是可以达到的。)

    燃烧系统:盆形燃烧室和四孔喷咀,最佳的进气道,压缩比为15.5

    喷油系统:BOSCH喷油泵,柱塞直径11毫米,冲程11毫米,有自动喷油调节器,喷油管的长度缩短了增压系统:两个KKK型涡轮增压器量压气机采用后掠式叶片,效率高

    中冷器:空气一空气型附加冷却器,压气机空气温度可从1300C降至500C

    冷却系统:通过扩大冷却器的迎风面积,采用新的高效水泵叶轮来改善冷却效果。大型硅

    油离合器风扇的转差率为15%,在发动机低速运转时可获得足够的冷却效率,同时,在发动机高速区内,风扇较大的转差率可以减少由风扇消耗的功率所对应的油耗。

    缸套:干式,用耐磨材料制成,采用最佳的珩磨工艺

    活塞:三道活塞环,环槽镶圈,喷油冷却。第一环槽装有双梯形镀钼环,特别耐腐蚀,第二环槽装用一道斜面环(反扭曲,第三环槽装镀铬的屋顶形斜切式螺旋形弹簧刮油环。

    气缸盖。按照新设计的对角紧固方法,因此气缸变形较小,活塞坏的工作条件更好。

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