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可变涡流节气门VS可变紊流节气门

来源:荣格     发布时间:2017-10-23
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图1. 可变涡流节气门:围绕气 缸轴线的旋转气流。部分载荷 时节气门关闭,形成的涡流强 (左)。满负荷时节气门开启, 很高的充气系数。(右)

图1. 可变涡流节气门:围绕气缸轴线的旋转气流。部分载荷时节气门关闭,形成的涡流强(左)。满负荷时节气门开启,很高的充气系数。(右)

可变涡流节气门

可变涡流节气门产生的是围绕气缸轴线旋转的涡旋气流。这种节气门主要用于柴油发动机中,以便改善低转速时的油气混合情况。此时空气气流是经由进气管中两条独立的气道进入气缸燃烧室中的。两条气道中的一条可用节气门关闭起来。这就使得进入气缸的新鲜空气产生了涡流。改善了的油气混合气降低了燃油消耗,同样也减少了有害气体的排放。当需要发动机高速运行时或者有较高的输出扭矩时,关闭的节气门开启,以便得到更高的充气系数。

在车辆启动和惯性滑行时节气门也是开启的。

德国欧宝公司(OPEL)的Twinport发动机就充分利用了可变涡流节气门来减少部分载荷工况下的节流损失。

可变紊流节气门

可变紊流节气门产生的是垂直于气缸轴线的旋转气流。这既可以通过有两个独立的、有一个可以关闭和空气节气门的进气管来实现(参见图1),也可以由进气管通道中管壁一侧的节气门来实现(参见图1)。

可变紊流节气门主要在汽油直喷技术的车辆中使用(例如FSI型发动机),以便实现分层充气。

图2. 一个气缸有两条进气道:例如欧宝Astra J 1.7 CGTi 轿车中使 用的Pierburg 进气管中的节气门(红色)。

图2. 一个气缸有两条进气道:例如欧宝Astra J 1.7 CGTi 轿车中使用的Pierburg 进气管中的节气门(红色)。

在分层充气时,利用可变紊流节气门技术可以生成有目的的分层混合气气流,在火花塞周围形成所谓的高浓度“油气混合气球”,便于引燃。

图3. 可变紊流节气门:垂直于 气缸轴线的旋转气流。左图为 分层充气。右图为均质燃烧。

图3. 可变紊流节气门:垂直于气缸轴线的旋转气流。左图为分层充气。右图为均质燃烧。

这一技术会在燃烧室的边缘区域形成纯空气的区域。在气缸燃烧过程中这一区域起到了隔热的作用,减少了热损耗。通过发动机的节流效应也可以进一步的减少油耗。

图4. 梅赛德斯E 级500 轿车中使用的Piergunrg 可变 紊流节气门(红色)。

图4. 梅赛德斯E 级500 轿车中使用的Piergunrg 可变紊流节气门(红色)。

当需要较高的转速和输出扭矩时就打开紊流节气门,以便得到更高的充气系数。在所谓的均质燃烧工况中,发动机的工作情况如同常规的直喷发动机;但由于有着较高的压缩比因此有着较高的效率。

图5. KS 公司研发生 产的分层充气专用活塞。

图5. KS 公司研发生产的分层充气专用活塞。

注意:节流损失和节流效应进气管中的节气门没有完全打开时会阻碍气流进入。由此而产生的阻力称之为节流损失。每一种能够提高节气门打开、减少交流损失、有助于节约燃油的措施称之为节流效应。

这就有可能在低转速时减少燃油消耗且不失去高速时的功率或者扭矩。德文中还有一个词汇表示可变涡流节气技术:“Ladungsbewegungsklappe”。


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