汽車稀薄燃燒與缸內(nèi)直噴技術(shù)

汽車稀薄燃燒與缸內(nèi)直噴技術(shù)第1頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一稀薄燃燒的背景目前世界各國(guó)均面臨著溫室效應(yīng)引發(fā)的全球氣候變暖，以及石油資源漸趨枯竭的雙重壓力。將過量空氣系數(shù)從λ＝1左右提高到且遠(yuǎn)超過1.1的水平，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗并改善CO2排放，這就是稀薄燃燒。過稀的混合氣會(huì)給燃燒帶來麻煩。主要的問題有點(diǎn)燃困難、燃燒不穩(wěn)定、催化轉(zhuǎn)化器的NOx轉(zhuǎn)化效率下降等問題。第2頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

稀薄燃燒只是在部分負(fù)荷工況范圍實(shí)行稀薄燃燒，啟動(dòng)、怠速、加速和全負(fù)荷都不能實(shí)行稀薄燃燒。幾種典型的稀薄燃燒系統(tǒng)：均質(zhì)稀混合氣燃燒：這種燃燒方式主要是通過提高壓縮比、改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)以及加強(qiáng)混合氣的紊流等來實(shí)現(xiàn)的。有代表性的幾種均質(zhì)稀混合氣燃燒系統(tǒng)有梅型火球燃燒室、射流燃燒室等。第3頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MAN燃燒系統(tǒng)射流燃燒室第4頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分層稀混合氣燃燒這種燃燒方式主要是通過控制混合氣的濃度分布來實(shí)現(xiàn)的，其在火花塞附近混合氣比較濃，空燃比約

為12～13，保證可靠的點(diǎn)火，在其余大部分區(qū)域混合氣較稀，空燃比在20以上。分層充氣燃燒系統(tǒng)主要有三種：

直噴式分層燃燒系統(tǒng)，如Texaco公司的TCCS、Ford公司的PROCO及日本SatoshiKato等人提出的OSKA分隔式燃燒室分層燃燒系統(tǒng)，如本田公司的CVCC軸向分層燃燒系統(tǒng)，如美國(guó)M.R.Showalter首先提出充量軸向分層的概念，隨后A.A.Quader等人對(duì)軸向分層充氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。三菱公司則推出了基于這一概念的4氣門滾流分層發(fā)動(dòng)機(jī)。天津大學(xué)提出的在5氣門發(fā)動(dòng)機(jī)上采用進(jìn)氣道二次噴射亦很好地實(shí)現(xiàn)了該方式的稀燃，并取得了較好的效果。

第5頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一TCCS燃燒系統(tǒng)本田CVCC燃燒系統(tǒng)第6頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一混合燃燒混合燃燒方式是將發(fā)動(dòng)機(jī)分為高負(fù)荷和低負(fù)荷區(qū)，在低負(fù)荷區(qū)使用分層燃燒，在高負(fù)荷區(qū)仍然利用常規(guī)燃燒。1995年三菱公司研制成功的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)首次實(shí)現(xiàn)了混合燃燒。三菱公司GDI發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷區(qū)的空燃比達(dá)到30～40，高負(fù)荷區(qū)的空燃比為13～14。三菱的GDI燃燒系統(tǒng)豐田的GDI燃燒系統(tǒng)第7頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一GDI燃燒系統(tǒng)通常可按主宰混合氣生成的機(jī)理分成三類油束控制錐型油束直接將燃油送往火花塞，在油束控制的燃燒系統(tǒng)中，噴油器安置在氣缸中央，火花塞必須布置在噴油器附近，油束的空氣利用率依靠油束的穿透深度保證。油束和火花塞相距太近，可供混合氣生成利用的時(shí)間太短，液態(tài)燃料會(huì)潤(rùn)濕火花塞，縮短火花塞壽命。該系統(tǒng)未能投入批量生產(chǎn)。第8頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第9頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一壁面控制燃燒系統(tǒng)在壁面控制的燃燒系統(tǒng)中，噴油器和火花塞相隔較遠(yuǎn)，噴油器將油束噴到活塞凹坑中，然后油氣流將燃油送往火花塞。為了避免溫度過高，噴油器不應(yīng)布置在排氣側(cè)而應(yīng)在進(jìn)氣側(cè)，活塞凹坑的開口也指向進(jìn)氣側(cè)。第10頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一滾流與渦流（TumbleandSwirl）TumbleSwirl第11頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣流控制燃燒系統(tǒng)在氣流控制的燃燒系統(tǒng)中，利用輪廓分明的缸內(nèi)氣流與油束相互作用，在發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分工況范圍內(nèi)都能實(shí)行恰當(dāng)?shù)某淞糠謱?。?2頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一GDI（產(chǎn)品）目標(biāo)第13頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第14頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一GDI的兩種工作模式第15頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一GDI空氣流動(dòng)第16頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一GDI中油束的擴(kuò)散第17頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一燃料經(jīng)濟(jì)性的改善第18頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，星期一增加充