第六章_汽油机混合气的形成与燃烧1114讲义.ppt

5) 四气门分层稀燃系统 四气门高压缩快速燃烧中有一个切向进气道l和一个中性进气道2分别独立地通往各自的进气门。切向进气道产生绕气缸中心线旋转的进气涡流；同时，中性进气道末端与气缸中心线的夹角较小，产生向下的气流，该气流与活塞运动相配合， 产生一种其旋转轴线平行于曲 轴中心线的滚流。安置在中性 进气道中的涡流控制阀3控制着 两个进气道中的流量比，进而决 定缸内充量运动的涡流比。 图6–73 AVL四气门高压缩快速燃烧系统 5) 四气门分层稀燃系统 涡流控制阀下游的进气道上开有一个“窗口”，双束喷油器4通过这个“窗口”将两支油束分别喷入两个进气道。两支油束的燃油流量相等、持续时间相同。当涡流控制阀3不是完全开启时，中 性进气道的混合气较浓，切向进 气道的混合气较稀，造成分层充 气。 图6–73 AVL四气门高压缩快速燃烧系统 稀燃与GDI发动机 ◎ 1996年: 三菱公司推出世界上第一款商品GDI发动机 ◎ 同年： 丰田公司稍后推出了D－4发动机 ◎ 1997年：日产公司GDI机型 由此，人类追求了几十年的GDI汽油机开始了商品化的里程 PROCO燃烧系统(1978) 缸内直接喷射（GDI）式稀薄燃烧 GDI燃烧系统与PFI的比较 PFI：保留节气门；气道喷射形成油膜；稀燃范围有限。 GDI：喷油器安装在气缸盖上直接向燃烧室内喷油。?更容易控制缸内混合气形成。 通过喷射时期的控制，可实现均质混合气燃烧、分层稀薄燃烧以及HCCI 1．GDI混合气形成机理 关键技术：进气系统和燃烧室形状?缸内滚流； 高压喷射?控制喷雾与缸内气流配合； 火花塞及喷射位置匹配 分层混合气的形成方式 3 ~15MPa 喷油器中央布置+涡流 火花塞中央布置+涡流 滚流为主 挤流为主 2．GDI稀薄燃烧方式的特点 ?气缸压力?推迟点火提前角，放热速率?，放热持续时间? ?质调节，取消节气门?泵气损失?。 油雾缸内蒸发?燃烧室壁面T?，传热损失?。??v，??，??t。 分层混合燃烧，外围稀混合气对火焰起隔热作用，?传热损失。 混合气易分层?稳定分层稀燃?接近空气循环。 A/F控制及过渡工况控制更精确。 因车用发动机不同工况对A/F要求不同：?稀燃工况范围只限于中小负荷区。 中大负荷或全负荷区：进气行程中喷油?目标空燃比?实现均匀混合气 在中小负荷区： 压缩行程后期喷油?上浓下稀的分层混合气。 典型GDI发动机燃烧系统 三菱：滚流 大众：双涡流 分区控制策略 2-4区域 典型GDI发动机燃烧系统 丰田D－4稀燃发动机控制方法 3. 均质稀混合气的燃烧室 1) 福特缸内直喷燃烧系统(PROCO) 福特缸内直喷燃烧系统如图6–74所示，喷油器直接把汽油喷入燃烧室，利用涡流和滚流进行燃油一空气的混合。 图6–74 福特缸内直喷燃烧系统 优点：充量系数提高；压缩比较大， 发动机压缩比达11.5；可大幅度降低冷起动时的HC排放,稳定工作的最大空燃比可达25。 2) 4G系列缸内直喷式稀薄燃烧 燃烧系统主要工作特点是利用立式进气道在气缸中产生逆向翻滚气流；利用一个高压(喷射压力5MPa)的旋流式电磁喷油器，使得喷出的燃油有好的贯穿度和合适的雾化；可实现小负荷 时分层燃烧；可以实现两段 燃烧(二段燃烧法是指在怠速 运转时，不仅在压缩行程后 期喷油，还在膨胀行程的后 期补充喷油的燃烧技术)；在 全工况范围内，可以实现均 质、分层、二段混合燃烧等。 图6–75 三菱GDI燃烧系统 三菱4G型汽油机： 早喷射 晚喷射 纵向直进气道+半球形燃烧室?强烈的反滚流?与喷雾配合，分层?A/F=40，?=12 燃烧室为半球形，借助滚流在火花塞周围形成浓混合气； 喷油器：电磁旋流式； 喷雾锥角：70~80?，保证充分的空间分布和油束扩散，贯穿距离短，以减少燃油碰撞活塞顶面。 喷射压力：5MPa 3) 丰田D-4缸内直喷稀燃发动机 D-4缸内直喷式稀燃系统通过安装在进气道上的电子涡流控制阀，形成不同斜向角度的进气涡流。燃烧室为半球屋顶形，活塞顶部设有唇型深皿凹坑，与进气涡 流旋向以及高精度的喷油 时间和喷油方向控制相配 合，在火花塞周围形成较 浓的易点燃混合气区域。 图6–76 丰田公司D-4缸内直喷燃烧系统示意图 丰田D4型汽油机： 通过喷射方式的有效控制和燃烧室内涡流的优化匹配?实现A/F=50稳定燃烧 。 典型GDI发动机燃烧系统 丰田D-4 ： 斜涡流 + 扁平喷雾 GDI发动机热效率高的原因 1、近似空气循环，K值大（由1.3变为1.4），ηi增大； 2、基本取消了进气节流，泵气