3汽车缸内直喷【荐】.ppt

汽油机稀薄燃烧技术 稀薄燃烧汽油机是一个范围很广的概念，只要 α ＞17，且保证动力性能，就可以称为稀薄燃烧汽油机。 稀燃汽油机可分为两大类，一类是均质稀燃，另一类为分层稀燃。而分层稀燃又可分为：进气道喷射分层稀燃方式和缸内直喷分层稀燃方式。 一、均质稀薄燃烧技术均质稀混合气燃烧：这种燃烧方式主要是通过提高压缩比、改进点火系统以及加强混合气的紊流等来实现的。1. 火球高压缩比燃烧室 2.碗形燃烧室 二、分层燃烧技术（一）分层燃烧系统 为合理组织燃烧室内的混合气分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气，空燃比在 12～13.4 左右，而在燃烧室的大部分区域是较稀的混合气，两者之间，为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧系统。 分层燃烧可分为进气道喷射的分层燃烧方式和缸内直喷分层燃烧方式 。分层燃烧方式又有轴向分层燃烧系统和横向分层燃烧系统 。 分层充气燃烧系统主要有三种： 直喷式分层燃烧系统，如Texaco公司的TCCS、Ford公司的PROCO及日本Satoshi Kato等人提出的OSKA. 分隔式燃烧室分层燃烧系统，如本田公司的CVCC轴向分层燃烧系统，如美国M. R. Showalter首先提出充量轴向分层的概念，随后A. A. Quader等人对轴向分层充气发动机进行了进一步的研究。三菱公司则推出了基于这一概念的4气门滚流分层发动机。天津大学提出的在5气门发动机上采用进气道二次喷射亦很好地实现了该方式的稀燃，并取得了较好的效果。  1. 进气道喷射的分层燃烧方式（1）轴向分层燃烧系统 （2）横向分层燃烧系统 2. 缸内直喷分层燃烧方式 缸内直喷（GDI）燃烧系统可实现均质混合气燃烧、分层混合气燃烧以及均质混合气压燃燃烧（HCCI）。 缸内直喷分层混合气燃烧主要依靠由火花塞处向外扩展的由浓到稀的混合气，目前实现方法有三种，即借助于燃烧室形状的壁面引导方式，依靠气流运动的气流引导方式和依靠燃油喷雾的喷雾控制方式。前两种方式都有可能形成壁面油膜，是造成碳氢排放高的主要原因；后一种方式则与喷雾特性、喷射时刻关系密切，但控制起来比前两种要难。 GDI发动机具有以下优点： 由于稀混合气燃烧时 N2 和 O2 双原子分子增多，气体的比热容比增大，可使理论循环热效率有较大提高。 由于燃油在缸内气化吸热使压缩终点温度降低，因而爆燃可能性减小，压缩比可以提高，由此可使燃油消耗率改善 5％ 以上。 由于燃烧放热速率提高等，可使燃油消耗率改善 2％～3％，而怠速改善 10％ 以上。 由于取消了进气节流阀，泵气损失可降低 15％。 中小负荷时，周边区域参与燃烧的程度较小，气体温度降低，使传热损失减小。 GDI发动机存在的主要问题： 难以在所要求的运转范围内使燃烧室内混合气实现理想的分层。分层燃烧对燃油蒸气在缸内的分布要求很高，通常喷油时刻、点火时刻、空气运动、喷雾特性和燃烧室形状配合必须控制得十分严格，否则很容易发生燃烧不稳定和失火。 喷油器内置气缸内，喷孔自洁能力差，容易结垢，影响喷雾特性和喷油量。 低负荷时 HC 排放高，高负荷时 NOx 排放高，有碳烟生成。 部分负荷时混合气稀于理论空燃比，三效催化器转化效率下降，需采用选择性催化转化 NOx 。 （二）典型缸内直喷燃烧系统1. 三菱缸内直喷分层充量燃烧系统 缸内汽油直接喷射系统构造与作用 一.菱汽车公司GDI发动机 (1) 三菱汽车公司在汽油发动机技术上获得历史性的突破，1996年9月发表装用在Galant汽车，1.8L4G93的(GDI设备接口)，汽油直接喷射)发动机，具备出色的发动机输出，及如同柴油发动机般的油耗，与大幅降低CO2的排放。 (2)GDI发动机，汽油系直接喷入气缸中，且喷射正时精确，不像传统式的汽油喷射发动机，汽油在气缸外喷射，如图5.6所示，汽油与空气无法成层状混合，且汽油会附着在进气管壁及进气门上，同时喷射正时较不理想。 (3)GDI发动机采用两种作用模式，超稀薄燃烧模式与高输出模式，另外针对欧洲地区的GDI发动机，增加两段混合模式。 当在轻负荷巡行状态，车速低于120km／h时，为超稀薄燃烧模式； 当在高负荷，或车速高于120km／h时，自动转换为高输出模式； 当从静止或低速急加速时，则转换为两段混合模式。 (4)GDI发动机的省油性能 ①怠速时的燃油消耗：在很低的怠速转速，GDI发动机维持稳定的燃烧，如 图5．7所示，GDI发动机怠速转速为600r／min，而传统MPI发动机则为750r／min，因此在怠速时，GDI发动机比传