汽油机和柴油机的技术现状、 发展趋势 车辆09-2
0 汽油机和柴油机的技术现状、 发展趋势 车辆09-2
报告内容 柴油机现状与发展 汽油机现状与发展 未来燃油和动力系统技术发展战略
1 • 柴油机现状与发展 • 汽油机现状与发展 • 未来燃油和动力系统技术发展战略 报告内容
现代汽车柴油机 △奇瑞汽车 柴油机的传统形象 √加速时冒黑烟 √燃烧噪音大 √冬天冷起动困难 √发动机功率小 借助于高压直喷、可变几何增压、可变涡 流比进气系统、废气中冷再循环、废气后 处理装置,上述的问题已成为历史
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伵內外涠机的技术现状 (一)共轨与四气门技术 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技 术和涡轮增压中冷技术相结合,使发动机在性能和扌 放限值方面取得较好的成效,能满足欧3排放限值法规 的要求。共轨(燃油压力的产生于燃油喷射分离开) 四气门结构(二进气二排气)不仅可以提高充气 效率,更由于喷油嘴可以居中布置,使多孔油束均匀 分布,可为燃油和空气的良好混合创造条件;同时 可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有 为同形状的结构,以实现可变涡流。这些因素的协调 配合,可大大提高混合气的形成质量(品质 有效 降低碳烟颗粒、HC和NOX排放并提高热效率
3 国内外柴油机的技术现状 • （一）共轨与四气门技术 • 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技 术和涡轮增压中冷技术相结合， 使发动机在性能和排 放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规 的要求。 共轨（燃油压力的产生于燃油喷射分离开） • 四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气 效率，更由于喷油嘴可以居中布置， 使多孔油束均匀 分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件；同时， 可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有 为同形状的结构，以实现可变涡流。 这些因素的协调 配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），有效 降低碳烟颗粒、HC 和 NOX 排放并提高热效率
(二)高压喷射和电控喷射技术 ·高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低 柴油机排放的重要措施之一,高压喷射和电控 喷射技术的有效采用,可使燃油充分雾化,各 缸的燃油和空气混合达到最佳,从而降低排放, 提高整机(车)性能
4 • （二）高压喷射和电控喷射技术 • 高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低 柴油机排放的重要措施之一， 高压喷射和电控 喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各 缸的燃油和空气混合达到最佳， 从而降低排放， 提高整机（车）性能
·(三)增压中冷技术 采用涡轮增压增加柴油机的空气量,提髙燃烧的 过量空气因数是降低大负荷工况排气烟度、PM(微 粒排放量)排放量以及燃油消耗的有效措施。有效 的空-空中冷系统,可使增压空气温度下降到50°C以 下,工作循环温度的下降有助于NOX的低排放和PM 的下降,故目前重型车用柴油机都普遍是增压中冷型, 不仅有助于低排放而且燃油经济性良好。此外,涡轮 前排气旁通阀的应用,不仅能降低PM和CO排放,还 可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩
5 • （三）增压中冷技术 • 采用涡轮增压增加柴油机的空气量，提高燃烧的 过量空气因数是降低大负荷工况排气烟度、 PM（微 粒排放量 ） 排放量以及燃油消耗的有效措施。有效 的空--空中冷系统，可使增压空气温度下降到50℃以 下， 工作循环温度的下降有助于NOX的低排放和PM 的下降，故目前重型车用柴油机都普遍是增压中冷型， 不仅有助于低排放而且燃油经济性良好。此外，涡轮 前排气旁通阀的应用，不仅能降低PM和CO排放， 还 可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩
(四)排气再循环(EGR)技术的应用 EGR是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技 术,其工作原理是将少量废气引入气缸内,这种不可 再燃烧的C○2及水蒸汽废气的热容量较大,能使燃 烧过程的着火延迟期增加,燃烧速率变慢,缸内最高 燃烧温度下降,破坏NOX的生成条件。EGR技术可 使机动车NOX排放明显降低,但对重型车用柴油机而 言,目前倾向于使用中冷EGR技术,因为其不仅能明 显降低N○X,还能保持其他污染物的低水平
6 • （四）排气再循环（EGR）技术的应用 • EGR 是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技 术，其工作原理是将少量废气引入气缸内， 这种不可 再燃烧的 CO2 及水蒸汽废气的热容量较大，能使燃 烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢， 缸内最高 燃烧温度下降，破坏 NOX 的生成条件。EGR技术可 使机动车NOX排放明显降低， 但对重型车用柴油机而 言，目前倾向于使用中冷EGR技术，因为其不仅能明 显降低NOX， 还能保持其他污染物的低水平
(五)后处理技术 柴油机后处理的目标是进一步改善PM和 NOX的排放。目前主要采用加装氧化型催化转 化器和研究开发NOX催化转化器以及具有良 好再生能力的微粒捕集器
7 • （五）后处理技术 • 柴油机后处理的目标是进一步改善PM和 NOX的排放。 目前主要采用加装氧化型催化转 化器和研究开发 NOX 催化转化器以及具有良 好再生能力的微粒捕集器
6)降低机油消耗 柴油机排放的颗粒物中,有相当一部分来自馏分 较重的机油的燃烧。为了满足日益严格的柴油机(车) 排放限值标准的要求,必须把来自机油的燃烧降至最 低限度,即在保证发动机正常运转的前提下,最大限 度地减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗, 活塞环的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重 要
8 • 6) 降低机油消耗 • 柴油机排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分 较重的机油的燃烧。 为了满足日益严格的柴油机（车） 排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最 低限度， 即在保证发动机正常运转的前提下，最大限 度地减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗， 活塞环的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重 要。 •
现代柴油机的优势一动力性能表现优异 增压直喷柴油机和汽 250 150 Diesel 2.OL TDI 200 120 150 90 Passat Gasoline 2.OL 100 60 50 30 C的 0 0 100020003000400050006000[rpm]
9 现代柴油机的优势 – 动力性能表现优异 增压直喷柴油机和汽油机动力性能比较