汽油机稀薄燃烧与缸内直喷技术.pptx

汽油机稀薄燃烧与缸内直喷技术;1.燃油喷射技术的发展 ; 为了适应汽车排放法规日益严苛的要求，取而代之的汽油喷射技术成为汽车发动机燃油供给系统的主流。传统的汽油喷射技术即为进气道喷射技术，其分为单点喷射和多点喷射。; 随着汽车电控技术的迅速发展，以及人们需求的不断提高，主流的进气管喷射技术慢慢的走下历史舞台，人们为追求汽车发动机良好的燃油经济性和尾气排放质量，从而提出了汽油机稀薄燃烧技术。; 2.稀薄燃烧 顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上，使达到燃烧效率高，经济、环保等目的，（将过量空气系数λ=1左右提高到且远超于1.1的水平，可以降低发动机油耗并改善CO2排放。） 燃油混合气过稀也会引发一系列问题，故存在稀薄燃烧极限。 应注意：稀薄燃烧只是在部分负荷工况范围实行稀薄燃烧， 在启动、怠速、加速和全负荷工况下都不能实行稀薄燃烧。 ;2.1.稀薄燃烧的方式 稀薄燃烧是建立在分层燃烧的基础上来实现，所谓分层燃烧就是，在着火时刻火花塞周围分布适合着火的浓混合气，而燃烧室其他地方为稀混合气。 稀薄燃烧方式可分为： 混合气形成方式——化油器式、汽油喷射式 气缸内涡流形式——轴向分层式、纵向分层式 根据喷射方式——气道喷射式（PFI）、缸内直喷式（GDI）; 轴向分层燃烧??? 轴向分层燃烧是指：对进气管喷射汽油时，只要将喷油定时和空气涡流运动巧妙地配台，就可能实现气缸内混台气的轴向分层，如下图所示。进气过程早期只有空气进入气缸，进气组织较强的涡流；当进气门开启接近最大升程时，将燃料喷入进气道；燃料在涡流的作用下，沿气缸轴向便能发生分层。若涡流运动的径向分量比轴向分量强，刚在压缩过程就能维持这种轴向分层，在火花塞附近一层有较浓的混合气，而其余部分混合气较稀。轴向分层在四气门汽油机上应用较好，有的是只用一个气道产生强烈涡流，也有的是两个气道均形成涡流。 ;纵向分层燃烧 是以日本三菱公司为代表的其旋转轴线平行于曲轴中心线的翻滚气流，又称滚筒分层。 特点：进气道中心线几乎与气缸中心线平行。 原理：气流沿缸壁竖直向下，遇活塞而翻滚向上，在压缩后期分解成无数的小漩涡：两个进气道中只有一个喷油，另一个不喷，所以形成浓和稀两股气流，实现分层充气。; 缸内直喷(GDI)——是指将喷油嘴设置在进排气门之间，高压燃油直接注入燃烧室平顺高效地燃烧，缸内直喷所宣扬的是通过均质燃烧和分层燃烧实现了高负荷、尤其是低负荷下的燃油消耗降低，动力还有提升的一种技术。又称FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料分层喷射技术。 ;3.1.缸内直喷发动机的燃烧方式： 均质燃烧——普通燃烧方式，即燃料和空气混合形成一定浓度的可燃混合气整个燃烧室内混合气的空燃比低相同的。 分层燃烧——整个燃烧室内混合气的空燃比不同，火花塞周围混合气浓度比其他地方高。 目的—— 均质燃烧：在高速行驶、加速行驶时获得大功率； 分层燃烧：在低转速、低负荷是节省燃油。;目前，为达到分层燃烧的所采取的技术手段主要有以下三种：1.采用多次喷射技术，使混合气浓度加以区分。2.利用燃烧室壁面结构，令混合气产生滚流，进而产生浓度差异。3.通过可变进气技术，在发动机低速运转时，对部分进气道实施截流，以增大进气涡流强度，促使混合气分层的形成。一般来说气道喷射稀薄燃烧（PFI）发动机多采用第三种技术方案，而直喷稀薄燃烧（GDI）发动机则对前两种实现手段更为青睐。;多次喷射实现分层燃烧的过程： 首先，发动机在进气行程活塞移至下至点时，ECU控制喷油嘴进行一次小量的喷油，是气缸内形成稀薄混合气。 其次，在活塞圧缩行程末端是在进行一次喷油，这样在火花塞附近形成混合气相对浓度较高。;利用燃烧室壁面结构实现分层燃烧： 油束在不同的壁面温度、撞壁高度和油束入射角对油束雾化发展有着很大影响。;;;4.缸内直喷技术的运用 VAG集团中被广泛运用，由?AudiRS4和R8共享的4.2升FSI发动机即是其中性能强悍的代表作。 →比较著名的三菱缸内喷注汽油机（GDI），可令混合比达到40:1。 大众的直喷汽油发动机（FSI），则是采用了一个高压泵，汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。 本田必威体育精装版的VTEC发动机也将采用稀燃技术，能够比一般省油20%。 其中各厂商缸内直喷技术英文缩写：大众：TSI（其中T代表涡轮增压）、奥迪：TFSI/FSI、梅赛德斯-奔驰：CGI、宝马：GDI、通用：SID