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内燃机加速电气化发展

2019-05-14 10:31:37·  来源:内燃机学报
   
2018年 1 月 1 日, 博世动力总成解决方案事业部成立。在2018 北京国际车展上,博世动力总成解决方案事业部以崭新的形象亮相。据悉,全新成立的动力总成事业部不断拓展在华业务领域在持续推动内燃机技术的同时,加大研发,加速电气化领域
2018 年 1 月 1 日, 博世动力总成解决方案事业部成立。在2018 北京国际车展上,博世动力总成解决方案事业部以崭新的形象亮相。据悉,全新成立的动力总成事业部不断拓展在华业务领域——在持续推动内燃机技术的同时,加大研发,加速电气化领域的发展,为乘用车、商用车 /非道路和电动化3个细分市场提供多种创新性解决方案。

2018年北京国际车展,博世动力总成中国以助力中国汽车工业实现“零排放、零焦虑”的愿景为目标,提出了多种动力总成和车辆互联的解决方案。“新能源汽车的快速发展,已经成为汽车产业转型升级的重要标志。2017 年全球主要国家新能源汽车销量超过 142万辆,其中中国的销量达到 77.7万辆,而商用车板块的电动化也极具潜力。”博世动力总成解决方案事业部中国区总裁王伟良表示:“无论是由燃料还是电力驱动,博世都将全力推进未来动力总成技术的发展和国内交通出行的转型变革。”

图1 博世为唯一亮相整车馆的零部件企业
 
01  博世动力总成加速智能交通转型升级

在电气化领域,博世动力总成中国的布局已全面展开。2018 年 11 月,博世的 48 V电池将在无锡量产, 48 V系统的使用,可有效支持车辆降低油耗,将来也可为中重型商用车附件电气化提供模块化方案。而在商用车电动化方面,博世也推出了从电动城市物流车到重型商用车的系统解决方案。电动城市物流车的动力总成解决方案能够提供纯电动、低噪声的物品运输方式,有效帮助减少汽车产业NOx 及 PM 排放。而针对长途运行的商用车,博世则提出了燃料电池电动车解决方案。博世动力总成中国将全面负责博世的燃料电池在国内的相关业务 ( 含乘用车 ),结合博世拥有超过 10 年的燃料电池相关的工程开发经验、极强的产业化能力和灵活的合作模式,快速在本地建立工程开发能力以应对市场需求。

图2 48V电池

当然,柴油系统和后处理系统仍然是博世动力总成中国的核心产品,也是博世助力实现零排放愿景的重要方面。不论针对道路用车还是非道路机械,动力总成中国均已做好了充分的布局,为客户提供完整的燃油系统和后处理解决方案。此次车展推出的专为中国轻型商用车市场量身定制的 200 MPa 的共轨 系统,零部件均在本土生产,配合由本土设计和制造的尾气后处理系统以及博世高精度动力和后处理传感器,可有效支持客户满足国Ⅵ排放法规。

图3 共轨系统CRS1-20、传感器、尾气后处理系统集成

智能车联是汽车行业的另一大趋势,博世动力总成中国定位“在线动力总成专家”,以车辆拥有总成本为抓手,提供车辆全生命周期内动力总成管理,包括油耗、健康管理等,全方位为客户提供功能性的技术解决方案,从而便于更高效、快捷地安排车辆维护保养,提高车辆使用效率,助力实现零担忧。

02  电气化升级的技术方向

汽车产业电气化、智能化趋势对汽车动力系统发展有着深远影响,未来动力总成将更趋复合化、多元化。以下为“中国心”评选专家评审委员会梳理的获奖发动机核心技术,从中可以看到发动机电气化升级的技术方向。获奖发动机如下表所示。
可变气门正时VVT技术: 可变正时已经得到广泛认同并大量应用,从以往的单侧气门可变,到进排气双侧可变,大大扩展了正时的变化范围,使发动机性能得到进一步优化。可变正时和可变升程相结合,发动机性能可进一步提高。

高滚流比及多工作循环: 提高进气滚流强度可加速油气混合,并在压缩终了转变为高强湍流,以加速火焰传播。高速燃烧可抵消稀燃和EGR等带来的燃烧不稳定问题,并提高燃烧效率和热功转换效率。

阿特金森/米勒循环: 米勒循环与阿特金森循环原理相似,都是以膨胀比大于压缩比原理来提高指示热效率。最先由丰田公司和本田公司用于混合动力专用发动机,后在普通汽油车上也开始使用。

汽油直喷(GDI): 汽油缸内直喷使喷油控制更灵活,有利于提高压缩比和发动机加速响应,节能优势明显。喷油器侧置的室壁导流型GDI已得到普遍应用。

中置喷油器GDI在欧洲大量应用: 喷油器中置GDI系统具有改善爆震、降低碳烟排放,以及减少机油稀释等优势。但因容易积炭导致影响耐久性和可靠性,比侧置室壁导流型GDI设计制造难度更大。

GDI+PFI双喷油系统: 双喷系统兼有两者优点,在不同工作条件下切换使用,PFI喷射主要用于冷启动和中小负荷,GDI主要用于中高负荷及要求多次喷射的工况。双喷系统具有组织燃烧更灵活、控制爆震、抑制冷启动时碳烟排放等优点,而成本增加不多。目前采用双喷射系统的有丰田和奥迪。

增压技术: 废气涡轮增压已经普遍得到应用,机械(电动)+废气复合增压技术逐步兴起,解决增压机型加速响应滞后的不足。

自动启停技术: 启停技术的节油效果一般在5%左右,目前该技术已经得到较为广泛的应用。

可变机油泵、冷却水泵+电子节温器: 电控水泵和电控机油泵可以根据发动机工况合理改变其压力或流量,降低附件耗功,提高机械效率,可分别降低整车油耗1%~1.5%。

高压缩比: 高压缩比意味着更高的热效率,更低的油耗。目前国际上已有多家公司实现高压缩比,非增压发动机达12-13,增压发动机≥10.5。

废气再循环EGR: EGR在汽油机上使用可降低泵气损失,进而改善中低负荷油耗,冷却EGR还兼有中高负荷控制爆震和降低排温的作用。

 
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