高性能燃烧室合金对燃油效率的影响(3)

随着压缩高度的变化，连杆延长了4.95 mm。此外，连杆小头衬套采用Cu-Ni-Sn合金制成，与现有的汽车轴承解决方案相比具有显著的耐磨性。虽然该方案不会减轻任何质量，但为将来的发动机测试提供了一定程度的连杆强度，且不会增加摩擦力。

应当指出，由于活塞材料和Cu-Ni-Sn连杆小头衬套磨损性能的改善，连杆被设计成由活塞引导而不是由曲柄引导。预期这一改进将降低在较高发动机转速下的摩擦损失。

表7显示了MTRN发动机连杆相对于原机型连杆的优势。除了更轻的组件外，由于连杆较长，作用在连杆上的二阶力也会变得更低。

2.3 压缩环

内燃机中的活塞环具有3个主要功能：(1)密封燃烧室，以最大程度地减少曲轴箱的气体损失；(2)从活塞到气缸壁的传热；(3)通过将机油从气缸壁刮回到油底壳来调节机油耗。

顶环主要与前2个功能相关联。现代内燃机中的压缩环通常由铬钢或球墨铸铁/钢制成。这些材料具有良好的耐磨性。但是，它们的导热系数相对较低，特别是与铝合金相比。将热量从活塞传递到气缸壁是顶环的另外1个主要功能，但自顶环被引入现代四行程发动机以来，顶环结构的变化相对较小。

Bredda所做的研究表明，通过采用更高导热系数的顶环，例如将活塞环材料由铁改为Cu-Ni-Si-Cr材料，可将活塞平均温度降低20 ℃，见图6。这对提高活塞工作温度和降低爆燃极限，以及改变点火正时以提高发动机燃烧效率都具有重大影响。

降低压缩环周围的活塞顶温度是1种替代方法。该方法可以使顶环槽进一步沿着活塞向上移动。活塞温度高通常会导致环槽磨损，这是包括钢环镶圈或将压缩环槽定位在活塞上较低位置的主要原因。这种活塞环的设计适合于现有的活塞，以及MTRN发动机的活塞。

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3 MTRN发动机测试

内燃机中往复运动件的重新设计将对有效燃油消耗率(BSFC)和发动机燃烧效率产生可观的影响。其效益主要有：(1)往复运动质量较轻；(2)通过动力传动系统降低摩擦；(3)平均轴承负荷较低；(4)缝隙容积减小；(5)活塞工作温度较低；(6)二阶力较低。

该效益将通过考斯沃斯公司在英国北安普敦市进行的发动机测试来进行衡量。这些发动机测试将包括对未经修改的福特Ecoboost 2.3 L RS发动机和采用上述重新设计活塞、活塞销、活塞环和连杆的MTRN发动机进行基准对比测试。

该发动机测试将考虑所有标准的可测量发动机指标，例如功率、转速、扭矩等。发动机测试将对应图7所示发动机特性图上的参照点。这些参照点是行业内和整车厂的标准基准点，以及全球统一的轻型车辆测试程序(WLTP)行驶循环中具有代表性的“高滞留”工作点和全负荷基准点。发动机测试还将考虑一些中负荷、中转速的基准点，以更好地测试发动机效率，并对低于指定燃油消耗率的发动机工作范围进行比较。根据车辆质量和变速比的选择，该度量标准直接表明了应用的灵活性，以便发动机可以在更宽广的范围内实现节油运行。

本文发表于《汽车与新动力》杂志2021年第1期

作者：[美]D.TRICKER等

整理：张然治?

编辑：虞展

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

文章来源：《硬质合金》 网址: http://www.yzhjzzs.cn/zonghexinwen/2021/0822/582.html