盘点汽车引擎优化那些事
一般来讲,核心技术能力就是企业的看家本领。如沃尔玛的物流管理、苹果的生态链建设。显然,核心技术能力是企业内部知识的汇总,也是企业未来发展的方向和战略。
汽车工业对汽车企业的制造水平和研发水平,都有着极高的要求,各个车企也都纷纷出尽招数,拿出自己的看家本领,而这种看家本领往往成为了车企的名片和招牌。
而引擎技术又是汽车工业的核心,最能代表车企的核心竞争力和科技水平。汽车引擎技术已经历经百年发展,可以说引擎的每一个进步,都离不开各大车企的不懈努力和对每一个细节的不断改进。
TSI汽油直喷发动机是大众汽车在FSI汽油发动机的基础上,研发的一款主打性能稳定、节能环保的发动机。TSI的含义Twinscharger(涡轮增压器Turbocharger+机械增压器Supercharger),T指双增压,S指分层,I 指喷射。与传统汽油发动机相比,TSI汽油直喷发动机拥有更紧凑的结构,更低的油耗及排放,更高效的动力输出。
福特Ecoboost的发展理念最早在2008年推出,主要核心是涡轮增压、缸内直喷和可变气门正时技术这三大技术,以提升发动机动力表现和燃油经济性为主要目标。事实上,福特这一技术也是顺应了市场的需求,用更少的油耗来实现更高的动力输出,燃油经济性提升20%,并降低15%的二氧化碳排放。
相比前两者主打涡轮增压发动机技术不同,马自达在2010年提出的创驰蓝天技术,实际上是对旗下产品发动机、变速器、车身结构以及油耗等方面的一系列解决方案。
在发动机方面,马自达SKYACTIV中的柴油机和汽油机,都拥有超高的压缩比,能够明显降低油耗和提高低、中速段的扭矩表现。
发动机是汽车的心脏,为汽车的行走提供动力,汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构,即将汽油(柴油)的热能,通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时,推动活塞作功,转变为机械能,这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的,虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史,无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高,其基本原理仍然未变,这是一个富于创造的时代,那些发动机设计者们,不断地将最新科技与发动机融为一体,把发动机变成一个复杂的机电一体化产品,使发动机性能达到近乎完善的程度,各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点。
在整个汽车引擎优化过程中,如何真实监控其工作状态,发现结构和材料的细微变化成为关键。
如前文所说,当今各大车企越来越关注内燃机引擎工作中的可靠数据,例如活塞的确切位置,特别是在承受压力后产生的变形,涡轮增压器的真实转速等等,都对引擎优化与莫大帮助! 根据这些数据,模拟软件可以估算核心部件的磨损进程,摩擦系数和油耗等相关指标。
进一步的,根据分析结果,各大车企可以改进引擎的设计和选材,从而最终改善引擎核心特性。
那么如何得到这些核心数据呢?德国慕尼黑工业大学学者们,采用德国传感器领导者米铱公司的eddyNCDT3300系列电涡流位移传感器,高精度测量活塞环和活塞二次运动。实现了微小量程0.5mm内的精确测量,分辨率高达1个µm, 并实现了极高的测量速度, 微型探头尺寸也极大地方便了安装过程,承受最高180℃环境温度,承受高频振动和高压力,承受燃油混合气体腐蚀以及持续重复的机械运动。
对于涡轮增压器的转速进行精确监控问题,长期以来一直困扰着各大车企。德国米铱公司推出的DZ140系列专用转速测量系统成功解决了这一难题,目前已经被广泛应用于奔驰,宝马等顶级车企制造环节。
DZ140涡轮增压器测速探头,集成了温度测量功能,可直接安装于涡轮压缩机壳体内。整套测量系统在设计时,就考虑了用于大型试验台或车载测试两种使用环境的要求。同时该系统还采用了多种方式确保采集的信号更加洁净和稳定。
DZ140探头采用电涡流传感器原理,感知钛合金或铝制叶片。最高测量速度达到400,000rpm,叶片数量可以通过旋转码盘设定为1到16片。速度测量结果,可以是每片叶片对应一个TTL脉冲,或每圈对应一个TTL脉冲,或以0-5V模拟量信号输出。探头还可以同时测量温度信息,以0-5V 模拟量信号输出。
除此以外,德国米铱公司的位移传感器还被广泛应用于引擎监测的各个环节,包括阀门冲程,针阀升程,发动机顶盖间隙,润滑油膜厚度,曲轴同心度,曲轴轴向运动等测量中,都可以应用德国米铱先进的激光传感器、电容传感器、轮廓扫描仪、二维激光传感器、线激光传感器、拉绳位移传感器以及其他非接触式位移传感器等产品。可以说现代引擎优化改进已经离不开高端位移传感器的帮助,而德国米铱公司无疑是这个领域的佼佼者。
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