第四章柴油机其它新技术.ppt

4.4 柴油机发展的其他新技术 4.4.1 燃烧系统新技术 4.4.2 进排气系统新技术 4.4.3 废气再循环 4.4.1 燃烧系统新技术 燃烧系统直喷化 燃烧室：缩口、 气流运动：低涡流及无涡流、挤流、紊流及微涡流 油束：多油束、小孔径、碰撞混合 分隔式燃烧系统进一步改进 喷口尺寸及其形状的优化 燃烧室形状优化 新一代燃烧技术（HCCI） 直喷式柴油机燃烧特点 直喷燃烧室新技术 介绍丰田TRB及TRB II燃烧室的结构设计、混合气形成以及燃烧特性等。 TRB直喷燃烧室设计思想与湍流 TRB与TRB II结构对比 在TRB基础上在挤流区改进，称为TRB II。 其它类型的直喷燃烧室 非直喷燃烧室新技术 涡流室尺寸的优化： (a)增加涡流室的容积比； (b)增加扁平比H/D。 涡流室喉口尺寸的优化： (c)喉口面积，扁平比Y/X； (d)喉口通道的方向角； (e)里卡多Comment Mark VB。 非直喷主燃烧室改进 使空气燃油更好低混合： (a)、(b)、(c)部的处理。 减小死区容积： 将避阀坑从气缸盖上转移到活塞上。 非直喷燃烧室改进对排放的影响 UNIBUS的概念提出 使用中空锥形喷雾以缩短喷雾贯串距离； 喷油时刻大幅提前； 喷油压力维持在喷雾的最小值； 喷油持续期限值在一定值，以使燃油快速分散。 UNIBUS与传统燃烧系统的对比 HCCI工作原理简介 混合燃料的均质压燃技术 均质压燃与扩散燃烧的比较 低HC排放的设计－高位活塞环 高位活塞环设计的直接影响是有效减小燃烧室余隙容积，间接效果是减少HC排放。 高位活塞环对柴油机排放的影响 4.4.2 进排气系统新技术 进气系统新技术 多气门技术 可变进气系统 顶置凸轮轴技术 排气系统新技术 四分隔排气歧管设计 谐振效应（参见汽油机部分） 柴油机多气门技术 与传统2气门柴油机相比，4气门柴油机优点： 扩大了进气门的截面积，提高了柴油机高转速时的进气量，增加了发动机的功率； 柴油机喷油嘴中心布置，有利于燃油在空间的均匀分布； 可以实现关闭部分气道，形成和柴油机转速相适应的进气涡流。 喷油器中心布置4气门柴油机进气流量系数与2气门柴油机对比 丰田TRB 2气门与3气门性能对比 可变进气系统 与汽油机一样，柴油机不同转速对进气涡流、进气量等要求也不一样，并且由于柴油机是扩散燃烧的，可燃混合气的形成对缸内气流运动的要求比汽油机更高，可以通过调整进气系统来实现进气涡流强度、进气量与转速的匹配。 如可变进气涡流、可变进气管长度等。 有些知识已在汽油机部分讲过，在此故不赘述。 可变进气涡流的实现以及对柴油机低速性能的影响 在同样进气涡流比的条件下，柴油机在低转速时缸内气流速度比高转速时低，不利于柴油机可燃混合气的形成。直喷式柴油机由于低速时燃油喷射压力低，故更需要较强的气流来促进油气混合。 低速时改善混合，高速时减少泵吸损失。 右图通过低速时关闭部分进气道来实现涡流强度的变化。 可变进气涡流机构 四分隔独立排气歧管设计原理 排气系统容积的减小有助于提高发动机扭矩。 在满足发动机排量的条件下应尽量减小排气管容积。 可以将排气管分隔成几个小容积的独立排气歧管来到达对发动机扭矩的要求。 四分隔独立排气歧管结构及对发动机扭矩的影响 四分隔独立排气歧管对柴油机增压的影响 四分隔独立排气歧管可以提高排气口排气峰值压力，可以利用排气脉动对采用脉动增压的柴油机将起到很好的效果。 4.4.3 废气再循环 废气再循环是降低柴油机NOx的排放，柴油机排气中O2的含量比汽油机高，允许也需要较大量的再循环量来降低NOx排放，直喷式柴油机可以超过进气量的60%，非直喷的可达30%。 由于直喷式柴油机允许的废气再循环量大于非直喷的，在使用废气再循环时，两者的NOx排放相当。 为防止产生较多的微粒，高负荷时的废气再循环量小，而低负荷时可以增大。 气电式与电磁式柴油机废气再循环装置 与汽油机一样，柴油机废气再循环的控制也有气电式和电磁式两种。 不同的是，柴油机再循环量的反馈信号是通过进气流量和废气再循环阀升程信号给出的。这两种信号本来都可以反映再循环的排气量。但是废气再循环阀升程信号由于阀座结碳等问题不能正确反映再循环量，而通过进气流量的测量计算，其反映速度较慢。在排放日益严格的今天，只能两种方法并用。 本章结束谢谢！ * * TRB直喷燃烧室设计 丰田TRB直喷燃烧室设计思想 非直喷涡流室尺寸优化 分隔式燃烧系统 优点：混合气形成速度快、质量高， 燃