乘用车汽油机润滑系统节能潜力研究

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1、乘用车汽油机润滑系统节能潜力研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：动力工程申请人：姜维指导教师：帅石金教授联合指导教师：邓晓龙高级工程师二○一七年五月乘用车汽油机润滑系统节能潜力研究姜维EnergySavingPotentialofPassengerCarGasolineEngineLubricationsystemThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofe

2、ssionaldegreeofMasterofEngineeringbyJiangWei(PowerEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorShuaiShijinAssociateSupervisor:DoctorDengXiaolongMay,2017摘要摘要为满足国家第四阶段乘用车油耗法规的要求，需要汽车发动机采用一系列的节能措施，包括降低润滑系统的机械损失，如采用可变排量机油泵、润滑油匹配优化、润滑油快速温升等措施来实现发动机的节能。可变排量机油泵节能的依据是按需供给

3、，要求精确了解发动机各用油零部件的需求。本文对这些需求进行了分析，发现掌握液压挺柱和可变气门正时等的精确需求存在较大难度，但通过控制策略优化等措施，可降低这些需求。另外，对曲轴轴颈的用油需求进行了详细计算，得出用油量随转速呈加速上升的趋势，通过台架耐久试验验证了额定工况的供油压力可降至300kPa的低水平。本文列举了常见的可变排量机油泵的类型，重点对各型叶片泵进行了研究。结果表明，一级可变排量机油泵在乘用车常用的低转速、低负荷工况下的节能潜力有限；电磁阀式二级可变排量机油泵是目前性价比最高的方案，其主要节能区

4、间与常用工况吻合。理论计算和台架测试表明，使用电磁阀式二级可变排量机油泵在90℃、2000r/min时可降低1N∙m的摩擦功，由此预测在新欧洲驾驶循环（NEDC）中可降油耗1.5%左右。另外，通过其高、低压模式的切换，可实现活塞冷却喷嘴喷油时机的灵活控制。润滑油匹配优化的主要目的是减少摩擦阻力，包括使用减摩剂与降低粘度等级两个途径。本文分析了减摩剂用量以及粘度等级从40降至30与20对摩擦阻力的影响，并通过发动机台架摩擦功测试以及整车NEDC循环测试得出其节能潜力在2%以上。最后，本文对润滑油的快速温升进行了

5、初步分析，发现电加热没有节能收益，而排气加热是降低摩擦阻力的有效手段，但需要解决加热系统的成本问题。关键词：汽油机；润滑系统；机油泵；润滑油；节能IAbstractAbstractWiththereleaseofChinafourthstagefuelconsumptionregulation,aseriesofmeasureshasbeenadoptedbypassengercarcompaniestosaveenergy,whichincludethemechanicallossreductionoflu

6、bricationsystem,suchasusingvariabledisplacementoilpump,matchingbetweenoilandlubricationsystem,oilrapidwarmup,etc,toachievesavingengineenergy.Variabledisplacementpumpenergysavingisbasedonon-demandsupply,requiringaccurateunderstandingoftheengineoildemandcompo

7、nents.Afteranalyzingthesedemands,itisfoundthatitisdifficulttomastertheexactrequirementsofhydraulictappetandvariablevalvetiming,buttheserequirementscanbereducedbycontrollingstrategyoptimization.Inaddition,thecrankshaftoildemandiscalculatedindetail.Itisfoundt

8、hattheoilconsumptionincreasedwithenginespeed.Throughenginebenchtests,theoilpressureundertheratedconditionscanbereducedtothelowlevelof300kPa.Thisthesisanalyzesdifferenttypesofvariabledisplacementpumps,a