叶鹏;赵帅;彭镇
【摘 要】首先论述了缸盖对发动机性能的重要性,介绍了应用在缸盖上的一种新技术——masking技术,通过理论进行该技术的应用结果分析.并进行试验策划,通过试验测试和数据分析,确认该技术的效果和特点,形成产品应用结论.
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2018(044)003
【总页数】4页(P110-113)
【关键词】缸盖;masking技术;动力性;经济性
【作 者】叶鹏;赵帅;彭镇
【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230022;安徽江淮汽车集团
股份有限公司技术中心,安徽合肥 230022;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽合肥 230022
【正文语种】中 文
【中图分类】U463.8
前言
发动机燃烧室是发动机本体内燃料燃烧，并生成高温燃气的装置。该装置将燃料燃烧产生的热能转化为机械能。狭义的燃烧室特指气缸盖顶面铸有形状各异的凹坑；而广义上的燃烧室，是指气缸顶面凹坑、缸体、活塞共同形成的一个密闭区域。压缩比、滚流比/滚流强度、流量系数等设计参数均对发动机燃烧有影响，本文将通过对应用了masking技术的缸盖进行发动机性能试验分析，探讨该技术对发动机燃烧产生的影响，形成分析结论。
1 Masking技术的设计分析
1.1 Masking技术的结构设计
Masking技术是一种扰动发动机进、排气气流，改变发动机燃烧室内气流流动情况，从而改变发动机燃烧性能的一种缸盖设计技术。其在气道口的一侧设计一个180º环岸，以改变进气气流的滚流强度。 下图1和2给出了masking技术的结构设计和外观效果。
图1 不带和带masking技术的外观差别
图2 缸盖气道口结构设计（加masking技术）
注：a——气门座圈高度 b——气门座圈高度/2
s——masking缺口距离h——masking高度
1.2 Masking技术的应用原理
Masking 技术的应用，会对气体的流动产生导向作用，特别是进气口的 Masking，与进气道形成一定弧度，会加强滚流，与排气侧的Masking一起，增强缸内滚流强度，但是会一定程度上降低流量系数。同时，排气侧的Masking会阻碍排气的顺畅程度，提升排气阻力。进排气的masking共同作用，使得缸内形成一个内部EGR循环，有利于燃油经济性的降低。
从不同的工况分析，masking缸盖主要具有以下两个优点：部分负荷（图3的左图），因为masking缸盖进气口和排气口的遮挡，对气体形成节流效果，增加燃烧室内部流动，即提高缸内滚流比，有利于低速动力性的提升；进、排气气门重叠开启时（图3的右图），masking对气流形成节流效果，气体从进气口溢出量降低，缸内形成EGR循环，有利于燃油消耗量的降低。
图3 带masking技术的燃烧室内气流流动示意图
发动机冷磨合图4 指示出了试验缸盖上masking技术所覆
盖的区域，同时，需要关注的是，masking技术可能会造成燃烧室内“死区”的形成。综上，Masking技术的效果需通过燃烧开发来验证，故策划如下试验进行性能影响分析。
2 试验方案策划
使用江淮自产 2.0T+汽油发动机，进行如下验证，分析Masking技术对发动机进气和发动机燃烧性能的影响，最终分析对发动机动力性、经济性、排放性带来的影响。试验采用带有Masking技术的缸盖和不带Masking技术的缸盖，匹配同一个发动机，进行对比分析，以下
试验内容均为针对分别匹配两个缸盖的试验步骤。
2.1 前期准备
1）发动机的准备：调整发动机试制参数，将压缩比控制在发动机设计压缩比值(9.5±0.1)；进行发动机气道、油道、水道的清洗，确保没有明显的金属碎屑；缸盖气道结合面无划痕，平整度良好；
2）发动机磨合
（1）磨合工况如图5。发动机进行总计20小时的磨合，磨合工况共分三个阶段，分别为低负荷、工况、中负荷工况和高负荷工况。磨合过程按照《磨合试验规范》执行。
图5 2.0T+发动机磨合工况图
（2）样机磨合完成后，进行“三漏”，确保发动机本体不漏水、漏气、漏油。
2.2 发动机基本测量
（1）发动机泄气量的测量，发动机各缸泄气量处于较低范围，且一致性偏差在 10%以内，方可进行后续试验开发工作。
表1 发动机泄气量评价标准?
（2）发动机摩擦功的测量
将发动机安装在试验台架上，并连接好进排气系统、水恒温系统、机油恒温系统。将发动机发动机机油温度稳定在100℃，用测功机反托发动机，从额转速 5000rpm一直到1000rpm，每个工况点节气门保持全开。
2.3 发动机工作边界的确认
（1）进气温度稳定在（25±5）℃之间，湿度恒定在50%～70%之间；
（2）汽油温度控制在（25±5）℃，进油压力控制在（400±10）℃；
（3）冷却液温度控制在（25±5）℃，中冷后进气温度控制在（20～60）℃；
（4）排气温度控制在≤930℃，催化器中心温度控制在≤950℃；
（5）增压器叶轮转速≤20W 转/min。
2.4 缸盖气道试验测试方案
1）缸盖装配上气门、火花塞，测试密封性能符合试验标准要求；
2）跟换气道试验台的板式流量计、模拟缸套、气阀送气方向，将气道试验台切换成滚流测试模式；
3）分别对缸盖的四个进气道进行滚流比、流量系数的测量；
4）分别对缸盖的四个排气道进行流量系数的测量。
图6 气道试验台布置
5）匹配发动机进气歧管，分别对缸盖的四个进气道进行滚流比、流量系数的测量。
2.5 发动机的燃烧性能试验方案
1）转速递增的外特性试验
调整ECU数据，使得发动机的动力性、经济性、排放性满足设计要求。
一般情况下，转速步长为 400 r/min，最大转速至少要比设计额定转速高10%。
在扭矩突变的工况附近，转速步长要适当减小；最大扭矩附近，转速步长要适当减小。
2）部分负荷工况（2000 r/min @ 2bar及客户需求的部分工况）性能试验：
调整ECU数据，通过扫点和选点的方式，依据平均有效指示压力的循环变动率（后简称 IMEP_COV），选择最优的状态。
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