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新森林人超30%的世界最高水准EGR率,怎么做到的?牺牲了什么?

2018-07-07 14:23 来源: 日经技术在线网

SUBARU(斯巴鲁)改进了配备在新款SUV“森林人”上的汽油发动机,表示废气量与吸入气缸的进气总量之比的废气再循环(EGR:Exhaust gas recirculation)率的最大值被提高到了30%以上。这一数值为目前的世界最高水平,有助于提高燃效。

新森林人超30%的世界最高水准EGR率,怎么做到的?牺牲了什么?

新款森林人发动机舱

EGR率超过30%的是废气量2.0L的水平对向四缸汽油发动机“FB20”的改良机型“FB25”,为自然进气直喷,与最高输出功率10kW的马达组合成简易混动系统。

新森林人超30%的世界最高水准EGR率,怎么做到的?牺牲了什么?

水平对向四缸汽油发动机“FB20”的改良机型“FB25”

把废气较多地返回到进气侧。此时如果提高EGR率,可以减少进气阀的关闭量,抑制泵送损失。通过EGR冷却器冷却废气,也即所谓的冷却EGR。EGR率的最高数值出现在发动机转速为1000~2000rpm的常用区域。

作为提高汽油发动机燃效的手段之一,提高EGR率的做法是近年来的主流。提高了燃耗性能的各公司的主打发动机,EGR率最高也就20%后半。

例如,丰田配备于“普锐斯”混合动力车(HEV)的汽油发动机的EGR率最大为28%。本田在“雅阁”上所配备的最高热效率超过40%的高效率发动机中,EGR率为23%。而“森林人”的EGR率能超过30%,这的确达到了惊人的水准。

空气和废气相互混合

改进后的发动机的废气系统仍然为4条通道合流到1条的4-1系统,这一点与改进前相同。改进后的发动机为了将废气更多地回流到进气侧,在合流后设置了EGR管。而改良前的发动机,则是在3号气缸的废气管上设置了EGR管。所以,与改进后相比,返回的废气少了1个气缸的量。

提高EGR率,将废气回流到气缸中越多,就越难以燃烧。对此斯巴鲁是通过扩大插入进气管中的EGR管径来对应的。斯巴鲁的技术人员表示“这样做,使得空气和废气更容易混合”。

要让提高了EGR率的发动机实现稳定燃烧的关键,是要让进入各个气缸的废气量均等。如果某个气缸的废气量出现偏颇,燃烧就会不稳定。斯巴鲁将EGR管径变粗,使得空气与废气更加容易混合,抑制了进入各气缸的废气量之间的偏差。

但是,如果只是将变粗的EGR管插入到进气管内,则进气负荷增大,发动机输出功率下降。改进后发动机单体的最高输出为107kW,低于配备在 “Impreza” 和 “XV” 上相同款式“FB20”的113kW。

由于改进后的发动机是与马达组合成简易HEV使用的,所以斯巴鲁对发动机单体的输出功率下降持容忍态度。因为与马达组合后的最高输出功率达到了117kW,超过了Impreza等车。

搭载了改进后的发动机的森林人在简易混合动力系统的助力下,JC08模式的燃效达到18.6km/L,WLTC模式下达到14.0km/L。而上一代森林人的JC08模式燃效只有15.2km/L(无级变速器版)。

新森林人超30%的世界最高水准EGR率,怎么做到的?牺牲了什么?

新款森林人的简易混合动力系统“e-BOXER”

改进后的发动机的基本要素与改进前基本相同,气缸内径为84mm,行程为90mm,压缩比为12.5。配备该发动机的新森林人将于2018年7月19日上市,281万日元起。

新森林人超30%的世界最高水准EGR率,怎么做到的?牺牲了什么?

新森林人超30%的世界最高水准EGR率,怎么做到的?牺牲了什么?

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