汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术.pdf

维普资讯 第4期 2007年 客 车 技 术 与 研 究 · 设计 ·计算 ·研究 · 汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术(GDI) 周 华，张晓辉 ，韩玉环 (中国汽车技术研究中心，天津 300162) 摘 要：在对GDI燃油喷射系统和燃烧系统等关键技术的介绍基础上，通过对GDI缸 内流场的结 构、在不同负荷下混合气分区域控制模式分析，阐明缸 内直喷汽油机的工作过程、燃油经济性及排 放特点。 关键词：汽油机；汽油直喷；稀薄燃烧；燃油经济性；排放 中图分类号：U464．171 文献标识码：B 文章编号 ：1006—3331(2007)04—0028—03 Abstract：Onthebasisofintroductiononthekeytechniqueoffuelinjectionsystemandcombustionsystem inGDIen— gines，thispaperanalysesthefluidfieldstructureofGDIenginecylinder，htemixturecontrolmodeinseparatedis— trictunderdifferentengineload．M eanwhile，italsoillustratesthecombustionprocess，fueloileconomyand emis— sionfeatureofGDIeng ines． Keywolds：gasolineengine；gasolinedirectinjection(GDI)；leanburn；fueleconomy；exhaustemission 稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手 油器的特点是，在其喷油嘴的头部设有一个特殊的 段。缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀 涡流腔，通过该腔可产生一股强涡流，不仅对喷油嘴 燃和分层燃烧两种燃烧模式。中小负荷时，在压缩 喷孔具有 自洁作用，使其可靠性得到提高，而且能使 行程后期开始喷油，在火花塞附近形成较浓的可燃 燃油喷束的一部分动能直接转化为水平的旋转动 混和气，在远离火花塞的区域，形成稀薄分层混和 能，从而降低油束的穿透度，避免其沾湿活塞和缸套 气；大负荷及全负荷时，在早期进气形成中将燃油喷 壁面。在早喷时喷雾形状是适宜均质混合的中空扩 入气缸，形成完全的均质化学计量比进行燃烧。另 散型，在晚喷时是适宜分层燃烧的紧凑型。喷油压 外，也有采用分段喷油技术分层混合气，即在进气早 力主要影响雾化质量和贯穿速度，较适当的喷油压 期开始喷油，使燃油在气缸中均匀混合，在进气后期 力为5～10MPa(最高为 12MPa)。 再次喷油，最终在火花塞附近形成较浓的可燃混和 气。近些年来，对以分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机 为代表的新型稀薄燃烧模式的研究和应用极大地提 高了汽油机的燃油经济性。 1 GDI的关键技术 (a) (b) 1．1 GDI的燃油喷射系统 燃油 燃油 燃油 GD1通常划分了负荷区，因此要求GD1燃油喷 射系统至少要能提供 2～3种不同的操作模式，以适 应不同的负荷要求。GDI要求喷油器雾化水平高， @ 油 能在较窄的脉冲宽度内喷出所要求的燃油，以确保 晚喷实施分层燃烧。由于喷油器位于缸 内，工作条 件恶劣，因此要对嘴端沉积物生成和高温有更强的 I 抵抗