TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE FUEL

TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE FUEL ECONOMY OF PASSENGER CARS AND LIGHT-DUTY TRUCKS 37



tinue to accelerate. As a result, electromechanical IVT is advancing to the point where BMW has an- nounced the introduction of its so-called Valvetronic concept. When multipoint fuel injection is used, both the lift and timing of the intake valves can be con-
trolled to maintain the correct ratio without a throttle plate. This has the potential to essentially eliminate the pumping losses across the normal but- terfly throttle valve. Also important is the potential to use conventional three-way-catalyst (TWC) treatment technology and incorporate cylinder deac- tivation. However, significant cost and complexity in actuation, electronic control, and system calibration
are to be expected. Improvements in fuel consump-
tion of an additional 3 to 6 percent above VVLT are possible with this technology. Compared with
valve engines, total system improvements may ap- proach 6 to 12 percent.
Camless valve actuation A further evolution
of fast-acting, completely variable valve timing (not limited by the lift curve of a camshaft) is represented by electromechanical solenoid-controlled, mass valve (EMV) systems (Siemens, BMW, FEV) and high-pressure hydraulic-actuated valves with high-speed, digital control valve technology (Ford, Navistar). In addition to reducing pumping losses, this technology facilitates intake port and cylinder deactivation and allows the use of conventional
TWC aftertreatment. Technical challenges in the past for EMV have been to minimize energy con- sumption and achieve a soft landing of the valve against the seat during idle and low-speed, low-load operation, for acceptable noise levels. These issues appear to be solved through advances in sensor and electromagnetic technologies. EMV systems are ex- pected to see limited production within 5 to 7 years. Improvements in fuel consumption of 5 to per- cent relative to VVTL are possible with this tech- nology. Compared with fixed-timing, four-valve engines, total system improvements of 15 percent or more have been demonstrated (Pischinger et al., 2000).
Variable compression ratio (VCR) engines. Current
production engines are typically limited in compres- sion ratio (CR) to about 1 to 10.5:1 with the use of high-octane fuel, owing to knocking under high load. However, significant improvements in fuel consump- tion could be gained with higher CR under normal driving cycles. Many different VCR approaches that allow improved efficiency under low load with high CR (13- 14:1) and sufficient knock tolerance under full
load with lower CR are under development.
Saab appears to have the most advanced VCR proto- types. Automakers, suppliers, and R&D organizations are currently exploring many other approaches that are

applicable to both and Vee engine configura- tions. Several of these are expected to enter production within years. Compared with a conventional four- valve engine, improvements in fuel consumption of 2 to 6 percent are possible (Wirbeleit et al., 1990). The combination of VCR with a supercharged, downsized engine is likely to be effective, giving the maximum advantage of both systems and reducing total fuel consumption, at constant performance, by
to percent. However, the potential complexity of the hardware, system durability, control system development, and cost must be traded off for produc- tion applications.

Many additional engine technologies with good potential for improved fuel consumption are the subject of
Others are currently offered in markets with higher fuel prices (due to higher taxes) or exhaust emission standards more lenient than the upcoming federal Tier 2 emission stan- dards (or California’s SULEV standards, set to begin in model year 2004). A brief summary of these technologies is presented below, including reference to the areas of uncer- tainty and the need for further development.

Direct-injection gasoline engines. charge gasoline engines burning in a lean mode (when more air is present than required to bum the fuel) offer improved thermodynamic efficiency. However, the technology faces potential problems in controlling par- ticulate emissions and NO,. Trade-offs between the maximum operating range under lean conditions ver- sus stoichiometric operation (when the exact amount
of air needed to bum the fuel is present) with early injection must be developed. Although lean-burn DI engines of the type offered in Europe could improve fuel consumption by more than 10 percent, NO,-con-
requirements that necessitate stoichiometric op- eration and the use of limit the potentia1 fuel consumption improvement to between 4 and 6 percent (Zhao and
Direct-injection diesel engines. The application of small (1.7- to high-speed tur- bocharged, direct-injection diesel engines has seen tre- mendous expansion in passenger cars and light-duty trucks in Europe. Increasing power densities
liter), achieved through the application of advanced, high-pressure, common-rail fuel injection systems; variable geometry turbochargers; and advances in noise, vibration, and harshness (NVH) control tech- nologies, combined with high-efficiency, lean-burn combustion systems and practically smokeless and odorless emissions, have greatly improved customer acceptance in Europe. The high low-speed torque and relatively flat torque curve also offer significant drivability improvements. Fuel consumption

Kết quả (Việt) 1:

CÔNG NGHỆ CHO VIỆC CẢI THIỆN NỀN KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA XE Ô TÔ CHỞ KHÁCH VÀ XE TẢI NHIỆM VỤ ÁNH SÁNG-37 Tinue để tăng tốc. Kết quả là, cơ điện IVT là thúc đẩy để điểm nơi BMW có một nounced giới thiệu khái niệm Valvetronic cái gọi là của nó. Phun nhiên liệu đa dùng Thang máy và thời gian của các van lượng có thể là con-trolled để duy trì tỷ lệ chính xác mà không có một tấm ga. Điều này có tiềm năng về cơ bản có thể loại bỏ các khoản lỗ bơm qua bình thường nhưng-terfly ga Van. Cũng quan trọng là khả năng sử dụng thông thường ba cách chất xúc tác (TWC) điều trị công nghệ và kết hợp xi lanh deac-tivation. Tuy nhiên, đáng kể chi phí và sự phức tạp trong càng, điều khiển điện tử và hệ thống hiệu chuẩnđang được dự kiến. Cải tiến trong nhiên liệu consump-tion của một phần trăm 3-6 bổ sung trên VVLT là có thể với công nghệ này. So vớivan động cơ, cải tiến hệ thống tất cả có thể ap-proach 6-12 phần trăm.Camless Van càng một sự tiến hóa hơn nữatrong thời gian nhanh, hành động, hoàn toàn biến Van (không giới hạn bởi đường cong nâng của một trục cam) được đại diện bởi hệ thống van solenoid kiểm soát, khối lượng cơ điện (EMV) (Siemens, BMW, Added) và áp lực thủy lực actuated Van với công nghệ van kiểm soát tốc độ cao, kỹ thuật số (Ford, Navistar). Ngoài việc giảm tổn thất bơm, công nghệ này tạo điều kiện vô hiệu hóa cổng và xi lanh tiêu thụ và cho phép sử dụng thông thườngTWC aftertreatment. Các thách thức kỹ thuật trong quá khứ cho EMV đã để giảm thiểu năng lượng con-sumption và đạt được một cuộc đổ bộ mềm của Van chống lại chỗ trong thời gian nhàn rỗi và tốc độ thấp, thấp-tải hoạt động, mức độ chấp nhận được tiếng ồn. Những vấn đề này dường như được giải quyết thông qua tiến bộ cảm biến và công nghệ điện từ. Hệ thống EMV là ex-pected để xem giới hạn sản xuất trong vòng 5 đến 7 năm. Cải tiến trong tiêu thụ nhiên liệu của 5 để một phần trăm tương đối so với VVTL là có thể với công nghệ này-nology. So với thời gian cố định, 4-van động cơ, cải tiến hệ thống tất cả 15 phần trăm hoặc hơn đã là chứng tỏ (Pischinger et al., 2000).Biến nén tỷ lệ (VCR) động cơ. Hiện tạisản xuất động cơ thường được giới hạn trong tỷ lệ compres-sion (CR) khoảng 1 để 10.5:1 với việc sử dụng nhiên liệu high-octane, do va chạm dưới tải cao. Tuy nhiên, các cải tiến đáng kể trong nhiên liệu consump-tion có thể thu được với cao CR theo chu kỳ bình thường lái xe. Nhiều phương pháp VCR khác nhau cho phép cải thiện hiệu quả dưới tải thấp với cao CR (13-14:1) và đủ knock khoan dung theo đầy đủtải với CR thấp hơn đang được triển khai.Saab dường như có tiên tiến nhất VCR proto-loại. Ô tô, nhà cung cấp, và các tổ chức R & D hiện đang khám phá nhiều khác phương pháp tiếp cận có áp dụng cho cả hai và Vee động cơ configura-tions. Một vài người trong số này được dự kiến sẽ đưa vào sản xuất trong năm. Cải tiến trong tiêu thụ nhiên liệu của 2-6 phần trăm so với một động cơ bốn-Van thông thường, có thể (Wirbeleit và ctv., 1990). Sự kết hợp của VCR với một động cơ siêu tăng áp, cắt giảm là khả năng để có hiệu quả, cho lợi ích tối đa của cả hai hệ thống và giảm mức tiêu thụ tổng số nhiên liệu, hiệu suất liên tục, bởiđến phần trăm. Tuy nhiên, sự phức tạp tiềm năng của phần cứng, độ bền hệ thống, phát triển hệ thống kiểm soát và chi phí phải được buôn bán ra cho các ứng dụng sản phẩm-tion.Nhiều công nghệ động cơ bổ sung với các tiềm năng tốt cho tiêu thụ nhiên liệu được cải thiện là đối tượng củaNhững người khác hiện đang được cung cấp tại các thị trường với giá nhiên liệu cao hơn (do thuế cao hơn) hoặc thải tiêu chuẩn khí thải khoan dung hơn so với các sắp tới Liên bang Tier 2 phát thải stan-dards (hoặc tiêu chuẩn SULEV của California, thiết lập để bắt đầu trong mô hình năm 2004). Một bản tóm tắt ngắn của các công nghệ này được trình bày dưới đây, trong đó có tham chiếu đến các khu vực của uncer-tainty và sự cần thiết cho phát triển.Động cơ xăng tiêm trực tiếp. phí xăng dầu động cơ đốt trong một chế độ nạc (khi khí là hiện nay hơn yêu cầu để bum nhiên liệu) cung cấp cải tiến hiệu quả nhiệt. Tuy nhiên, công nghệ phải đối mặt với các vấn đề tiềm năng trong việc kiểm soát par-ticulate phát thải và không có. Thương mại-offs giữa tối đa hoạt động phạm vi dưới điều kiện nạc ver-sus stoichiometric hoạt động (khi số tiền chính xáckhông khí cần thiết để bum nhiên liệu là hiện nay) với đầu phun phải được phát triển. Mặc dù nạc-đốt DI động cơ của các loại cung cấp trong Europe có thể cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu nhiều hơn 10 phần trăm, không, - con-yêu cầu necessitate stoichiometric op-eration và việc sử dụng giới hạn là potentia1 nhiên liệu tiêu thụ cải thiện để từ 4 đến 6 phần trăm (triệu tử dương và Tiêm trực tiếp động cơ diesel. Các ứng dụng nhỏ (1,7 - đến cao - speed tur-bocharged, tiêm trực tiếp động cơ diesel đã nhìn thấy tre - mendous mở rộng trong ô tô và xe tải nhiệm vụ ánh sáng ở châu Âu. Tăng mật độ năng lượnglít), đạt được thông qua việc áp dụng hệ thống phun nhiên liệu tiên tiến, áp lực cao, đường sắt chung; cụp nạp; và tiến bộ trong tiếng ồn, độ rung, và sự thô (NVH) kiểm soát công nghệ-nologies, kết hợp với cao hiệu quả, nạc-đốt đốt trong hệ thống và lượng khí thải thực tế không khói và không mùi, đã cải thiện rất nhiều khách hàng chấp nhận ở châu Âu. Mô-men xoắn cao độ thấp và đường cong mô-men xoắn tương đối bằng phẳng cũng cung cấp những cải tiến đáng kể drivability. Tiêu thụ nhiên liệu