汽油机缸内直喷技术的研究现状及技术难点,发

2019-09-20 15:32 来源:未知

燃油喷射系统中,喷油器的结构形式对喷雾质量的影响很大。目前在GDI发动机上得到广泛应用的是内开式旋流喷油器,只有一个喷孔,工作油压为5.0-10MPa,其内部设有燃油旋流腔,它可以通过涡流比的选择而实现较好的喷雾形态和合适的贯穿度的配合,且喷束方向便于调整,方便了在气缸内的布置。

当发动机处于高工况时采用的是变量调节和均质充量。应尽可能减少油束沾湿活塞和气缸壁面,否则会导致H0非放增加并且活塞壁面会向燃油提供汽化潜热从而丧失利用汽化潜热冷却缸内充量以提高容积效率的机会。同时要求油束的穿透深度应当大一些,以便扩大油束在气缸内的分布范围,使其能有足够的空间和时间让燃油和空气进行混合,形成均质充量。故此时应将喷油提早到吸气冲程的前期。

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GDI发动机燃油喷射模式可以分为单阶段喷射模式和多阶段喷射模式。单阶段喷射模式是指在中小负荷时,燃油在压缩行程后期喷入,实现混合气分层稀燃并采用质调节以避免节流阀的节流损失,从而使GDI汽油机达到与柴油机相当的经济性;在大负荷和全负荷时,燃油在进气行程中喷入气缸,实现均质预混合燃烧,以保持汽油机升功率高的特点。多阶段喷射模式是指在进气行程中先喷入所需燃料的1/4,形成极稀的均质混合气,其余燃料在压缩行程后期再次喷入,形成分层混合气。应用该技术可实现发动机从中小负荷到大负荷的平稳过渡,降低气缸内的气体温度,抑制爆燃的产生。

GDI的燃烧系统燃烧系统的设计是cn开发的关键技术之一。

什么是混合喷射技术?采用缸内直喷技术后,燃油经济性和动力性得到提升,但排放处理难度更大,起动和低温下的碳氢化合物,颗粒,中小负荷下的氮氧化物的处理增加了技术难度和成本。为了解决排放问题,就将进气管喷射和缸内直喷结合起来组成了混合喷射。其结构如下。

制约GDI发动机发展的主要技术难点是排放问题。主要表现在:中小负荷下未燃碳氢的排放较多,其主要原因有采用分层混合气时引起火焰从浓区向稀区的熄灭,稀空燃比工作条件造成缸内温度偏低,也不利于未燃碳氢随后的继续氧化。远距离方式组织的燃烧系统因喷雾碰壁较多,而活塞顶和缸壁的温度低,形成的UBHC也较多。其它设计不当引起的混合气混合不充分和火焰延迟,也会造成火焰传播速度降低,使UBHC排放升高。因为空燃比不在当量比附近,目前成熟的三元催化技术不能得到有效利用,因而NOx排放较高。另外,GDI发动机较高的压缩比和较快的反应放热率也会引起NOx升高。在低负荷、过渡工况和冷起动的情况下,GDI发动机的微粒排放比进气道喷射发动机有明显增加。

它的工作原理如0所示。当发动机以稀混合气工作时,其排气中C2含量迅速增加,存储器通过催化剂Pt将NO氧化成NQ,随后生成的NQ被碱土金属氧化物表面吸收形成硝酸盐存储在以M表示的存储元素中。:

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GDI发动机缸内空气的运动有涡流、滚流和挤流。目前大部分GDI发动机应用涡流作为缸内空气运动的主要形式,其特点是持续时间长,在缸内的径向发散少,对保持混合气的相对集中和分层有利,可以充分利用它来维持压缩冲程中的混合气分层。但利用涡流来促进油气混合有一个操作范围限制。此外,涡流比过高还会由于离心力的作用使油滴甩向缸壁,造成湿壁现象的增加。近年来,日本三菱汽车公司对滚流在GDI发动机中的应用做了大量的试验研究,结果显示,在压缩行程的后期,滚流能够有效地增加靠近缸壁处的气体流动速度,从而可以促进粘附在缸壁上的油滴快速蒸发,也可利用滚流和活塞顶部的凹坑相配合将分层混合气导向火花塞,控制油束碰撞和火焰传播,从排气侧到进气侧的挤流还能提高燃烧速度。

当发动机的扭矩和转街时应于高工区时JP油门踏板位移置较大时,其空燃比被稳定在14. 7左右w.诵讨改奄电动苷与门的粜据1入与控制模式的切换通过喷油定时的变来实现。

4.中小负荷下未燃碳氢的排放较多,其主要原因有采用分层混合气时引起火焰从浓区向稀区的熄灭,稀空燃比工作条件造成缸内温度偏低,也不利于未燃碳氢随后的继续氧化。

GDI发动机燃烧系统按喷油器和火花塞的相对位置和混合气的组织形式可以有3种类型:喷束引导法。燃油喷嘴靠近火花塞布置,火花塞位于燃油喷束的边缘,这种方式的优点是保证当整个燃烧室内为稀薄混合气时,火花塞周围仍能形成可供点火的混合气浓度。福特、本田公司生产的某些机型采用这种燃烧系统。壁面引导法。燃油喷嘴远离火花塞布置,利用特殊形状的活塞表面配合气流运动,将燃油蒸气导向火花塞并在火花塞间隙形成合适浓度的混合气,如三菱、丰田、日产等公司开发的机型。气流引导法。同样是燃油喷嘴远离火花塞,利用缸内有组织的气流运动来达到上述目的。FEV、AVL公司开发的方案采取这样的燃烧系统。

在高负荷区域,要求提高发动机扭矩和功率,必须采取略稀或理论当量的混合气或浓混合气。故此时发动机采用进气冲程喷油,实现均质燃烧的控制模式。即在进气冲程早期向气缸内喷S撤油,使-36-其可在整个燃烧室内均匀扩散,在点火时刻形成预混燃烧的均质混合气。此时由于燃油汽化时吸收了汽化潜热,使得缸内充量得到了冷却大了空气密度在提高体率(即增大进气量〉的同时还减少了爆震的倾向,使发动机的压缩比可上升到121u,提高了热效率,发动机以接近理论空燃比147:1或稍浓的空燃比混合气进行均质燃烧,同时实现高功率的输出和燃油的低消耗。

如 上图,发动机工作于高转速区域,或者低转速大负荷区域,其工作模式和原来的进气道模式基本上一样,主要差别是,汽油直接喷射发动机中的燃油是被直接喷入气 缸的。该模式,节气门的开度取决于油门踏板的位置(如何控制可参考Cartech8的另外一篇文章《动力性匹配之几张表搞定一辆车的动力性》)。发动机的 扭矩是由点火点和进气控制质量决定的。喷入的燃油量与进气量相匹配,从而使得空燃比Lambda=1左右。在均质充气模式中,点火点是影 响发动机的扭矩,燃油消耗和排放行为的主要因素。

1.2 喷射模式

2.3喷油定时控制策略CD可根据不同的:£区域来确定不同的混合气生成方式,而不同的混合气生成方式对油束的要求也不相同。如,发动机处于低工况时,采用的是变质调节和分层充量这就要求燃油恰好喷在活塞顶部凹坑内,因而油束要尽可能集中,且雾化质量要高,可燃混合气能在短时间内形成。帐迸襞缬屯瞥俚窖顾跣谐痰暮笃诮楔但必须在喷油和点火之间留下足够的间隔时间以便实现混合气的分层)。因为:a此时活塞正处于向上运动,气缸内的压力很大,这就迫使燃油喷射时所需的压力相应地增大。喷油压力越大,SMD(油滴的索特平均直径,表示燃油的雾化程度)越小,燃油蒸发越快,雾化程度越高,油滴喷射距离有限,穿透度不深;b随着缸内压力的增大,充量被强制压缩,密度增大,因此油束中油滴所受的阻力也增大,油滴运动很快地受到衰减,使油束比较集中,并且喷射出的燃油穿透距离也保持适中;c.活塞的上行运动,减少了喷油与活塞顶部凹坑之间的距离保证了燃油可更加准确而又有效地被喷射在活塞顶部凹坑范围内通过限制其在凹坑内不向外扩散,使得它能被迅速地加热汽化,从而在抵达火花塞之前的短暂时间内促进空气迅速卷入汽化的燃油中,形成可燃混合气。同时结合活塞的向上运动,由翻滚气流将可燃混合气带往火花塞并在火花塞附近区域聚集形成浓的可燃混合气,而在燃烧室的其它空间形成稀薄混合气,从而实现混合气的分层和超稀薄燃烧。

1.在冷机时,中小负荷采用进气道喷射,以减少HC和颗粒物的生成。

降低GDI发动机的排放使其满足日益苛刻的排放法规是各国研究人员努力的重点,测试证明,起动过程和起动后阶段所排放的有害物质能够达到排放物总量的90%,因此,采用“分层燃烧起动”和“两次喷射加热”相结合的方法,对GDI发动机是一种很有效的排放对策,大量发动机台架试验和实车试验已经证实了这一点。可以预料,随着喷射技术和排气后处理技术的不断进步,GDI发动机在排放和其他方面的性能将会得到进一步的改善,GDI汽油机无疑会占领车用发动机更多的市场份额。

自鹏己蝴你佻日排放法规和能源危机促使GDI发动机的研究得到了快速的发展,国外一些着名的汽车公司如丰田、三菱、福特塍己开发了比较成熟的(D机型和产品。下面就(D发动机的燃油控制技衣缸内气流控制技术及排放控制技术等作一论述。

- 系统中没有与废气排放相关的故障

1 GDI发动机的技术现状

2.1按工况区分控制模式的控制策略现代GDI通常是根据大、小负荷区不同的要求采用不同的混合燃烧模式来改善其燃油经济性的。

什么是缸内直喷?就是将喷油器由进气管道里移到了发动机缸内,直接在缸内与空气混合再参与燃烧,说白了就是空气与燃油分两路进入发动机气缸。直喷技术最大的好处就是能让压缩比提高,从而提升发动机的燃烧热效率。

1.4 缸内空气运动的组织

它还是配备了电子控制的节流系统,即电动节气门。这其中最主要的原因是CD在大负荷工下工作时需要均匀混合气;其次酿应用NOx排放时,需要有节流阀控制的进气歧管的真空度;再次,传统的制动系统制动时也需要真空度;最后,低负荷时没有节流阀排气温度会非常低,P牵低了催化剂的转化效率。

喷油周期在进气冲程中,燃油在上止点前约300 度时被直接喷入气缸中。燃油蒸发需要的能量被从燃烧室内部的空气中吸收,从而使得空气得到冷却。结果,与带进气歧管喷射发动机的压缩率相比,压缩率得到更大的提高。

除了排放方面的问题外,GDI发动机的发展还有以下一些技术难点:在理论要求的范围内控制分层混合气的组织和燃烧较为困难;工况变化时负荷平滑过渡所要求的喷射策略较为复杂;气缸内的燃烧沉积物较多造成火花塞污染;高压供油系统零件的磨损较快、成本较高等。

2.2扭矩控制策略对扭矩的控制实际上就患发动机喷油量的控制。通常情况下;CD主要是根据油门踏板的位移置来确定应有的扭矩,并由负荷的高低来切换顺矩缸的空气量,进而改变喷油置实现对扭矩的控制。这时发动机采用的是“变量调节”方式。此时点火提前角对扭矩有很大影响。表1为cn按D兄区分控制模式,为不同燃烧模式的控制范围。

什么是进气道喷射?缸内直喷之前发动机的燃油是先喷到进气管内,然后在进气管内与空气混合成为燃油混合气,最后再进入气缸内参与燃烧。

2 存在问题及前景展望

目前在稀薄燃烧Nq催化转化技术领域内,Nq的吸藏还原技术使用较多。这项技术主要是利用一些化学物质可在富氧的条件下通过催化剂的作用与NQ生反应,以硝酸盐的形式将其存储起来,而在贫氧的条件下又可将其释放还原。它是以Pt作为储存还原NOX的主要催化剂,以碱金属、碱土金属或稀土金属作为储存Nq的成分。

- 氮氧化物传感器准备就绪, 氮氧化物存储式催化转换器的温度在 250 °C 至500 °C 之间。

1.1 燃油供给和喷射系统

由于要兼荷均质预混和中小负荷分层稀燃的不同要求,更增加了它的设计难度。B开发的cn燃烧系统,可以分为以下三类:a油束控制燃烧g燃油喷嘴靠砂筐布。虽然如此,但ECR始终还是不能在整个发动机转速负荷范围内减少NQ排放量,所以单靠ECR是不能满足更为严格的Eurol丨丨和EurolV排放法规的,进一步降低NX排放就必需开发在稀燃条件下的NQ催化转化技术。

中 小负载、中小转速区域内,发动机一直运行在分层充气模式中。空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部,由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中 的涡流。当压缩过程接近尾声时,少量的燃油由喷射器喷出,形成可燃气体。这种分层注油方式可充分提高发动机的经济性,因为在转速较低、负荷较小时除了火花 塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外,燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可。现在一些发动机为了改善燃烧,降低NOx的生成采用的两次甚至多 次喷射,见下图:

1.3 燃烧系统

切时要注意切换前后扭矩的一致以防扭蚺化带来振动。为此,三菱、丰田等公司在模式切换时采用了二段喷射技术,即在进气行程中喷射一部分燃料以便在燃烧室全空间内形成稀薄的预混合气。第二次在即将点火之前向火花塞喷射,以保证稀混合气的稳定着火和分层燃烧。据报麟用二段喷射技术的cn发动机可实现从中小负荷区向大功率区的平稳过渡,并可降低缸内的气体温度,从而抑制了爆震的发生,增加了功率的输出。

要 理解为什么采用混合喷油模式,就得了解进气口喷射模式和缸内喷射模式的优缺点开始。在国家排放和油耗法规的要求下,传统的进气道喷射存在燃烧效率低,经济 性差等特点,Cartech8就不详细介绍进气道喷射发动机了,大家对这应该比较熟悉。我们重点介绍缸内直喷的工作控制过程,从中找出缸内直喷的优点,以 及缺点。然后分析两者为什么要结合到一起。下图是缸内直喷的结构及工作原理图。

现代的GDI发动机燃油供给系统均采用了精度高、响应快的柔性电控手段。高压共轨喷射系统加电磁驱动喷油器被认为是满足缸内灵活喷射要求的喷射系统之一。该系统由低压输油泵、燃油压力传感器、喷油压力控制阀、高压油泵、蓄压燃油轨、喷油器等组成。

GDI的燃油喷射系统现代CD发动机的喷射系统主要采用汽油高压喷射模式,使用由电磁驱动的高压涡流喷油器。高压涡流喷油器的喷油压力一般为5~8MPa。这种喷油器的特点是在其喷油嘴的头部设有一个特殊的涡流腔通过该腔可产生一股强涡流,不仅对喷油嘴喷孔具有自洁作用,使其可靠性得到提高,而且能使燃油喷束的一部分动能直接转化为水平的旋转动能,从而降低了油束的穿透度,避免其沾湿活塞和缸套壁面。高压涡流喷油器的另一个特点就是它的油束喷角和射程主要依赖于喷油压力和缸内背压,且后者的影响较大,因此它能根据不同负荷区的要求提供所需的喷雾形状。在部分负荷时,燃油在压缩行程后期喷射,缸内喷射背压较大喷出的燃料被强制压缩呈适宜分层燃烧的紧凑型。而在高负荷时,由于是在进气行程早期喷射燃油,缸内喷射背压较小,喷雾呈现为中空扩散的圆锥型这样不仅加快了喷雾在燃烧室内的扩散,而且使得它与周边空气的接触面积进一步扩大,即便是在比较低的喷射压力下,油束仍能保持原有的雾化水平与进入气缸的空气形成有效的混合,满足均质燃烧的要求。

- 发动机在相应的负载和转速区域中,

的调节方式。

6.气缸内的燃烧沉积物较多造成火花塞污染。

合适浓度的混合气。在压缩过程中,挤流使逆滚流得到加强,有利于燃烧的进行。在燃烧过程后期,逆挤流使火焰传播到排气门一侧。这种混合气形成方式被称为“壁面引导法”。目前三萎、丰田、Mssan等公司开发的机型均采用此燃烧系统,如为三萎CD顶部带有球形凹坑的活塞,如为三菱CD发动机中的燃油运动。

混合喷射系统的结构示意图

GDI的电子控制策略(D中最关键的是要控制好混合气浓度在空间的分布及其随时间的变化,依靠采用高精度的高压喷油嘴、缸内气流控制技术、根据运转区域切换燃烧模式、使嘴远离火花塞以保贿默火等措施,可达到高燃油经济性和高性能。

缸 内直喷就是将燃油喷嘴安装于气缸内,直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高,使燃油雾化更加细致,同时喷嘴位置、喷油时刻、喷雾形状、进 气气流控制,以及活塞顶形状等特别的设计,真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合,使得燃烧效率更高。另外,喷入缸内的燃油吸收缸内热量,降低发动 机发生爆燃敲缸的倾向,可以进一步增加发动机压缩比。通常缸内直喷发动机配备涡轮增压,这些措施解决了进气道喷射发动机系统的主要缺点,即发动机在部分负 荷运行中的泵气损失大(发动机大部分在城市道路中工作于部分负荷工况),燃油经济性差。通常缸内直喷发动机工作于三种工作模式:分层充气模式、均质充气模 式、均质稀薄充气模式。三者的工作区域如下图。

在喷射系统中喷油器喷嘴的结构形式对喷雾质量起着重要的影响,它是保证实现混合气分层与稀燃的关键部件。为CD发动机所采用的各种喷油器喷嘴,a为多孔内开式喷嘴,其结构类似于柴油机喷嘴,但由于CD发动机的喷射压力远远低于柴油机,故这种结构易于积炭堵塞,且雾化分层效果不好,燃烧时火焰传播又不很稳定,所以一般很少在cn发动机上使用。b是外开式单孔针式喷嘴,据报道它能取消压力室容积,并且在设计上更灵活,可同时兼顾喷雾锥度、贯穿距离和燃油粒度的不同要求,但它的密封性要差一些,曾用于早期的cn发动机中。C为内开式旋流型喷嘴,在其内部设有燃油旋流腔,燃油通过在其中产生的旋转涡流可实现较好的喷雾形态和合适的贯穿度的配合。此外,由它喷射出的油束方向便于调整,方便了其在气缸顶上的布置,再加它不易积炭的特点,使其成为目前CD发动机喷嘴所采用的主要形式,在GDI发动机上得到广泛使用。

2.发动机稀薄燃烧提高燃油经济性。

在中小负荷区域,要求有良好的燃油经济性,因而通常采用压缩冲程中瞰由实现分层潘的控制模式,即在压缩冲程后期向缸内喷油,并通过活塞2 *顶部形状和气流运动来限制Kjns,使喷射到气缸内的燃油所形成的可燃混合气集中在火花塞周围,而筐外周赚薄混合胡层腔气则形成了分层混合气,烧在整体挪比30~403的超稀薄混合气下进行时尚有足够的its空气可供在短时间内燃尽燃烧生成的黑烟。由于此时CD放弃使用节气门节流,因而可以减少发动机的泵气损失,M的空ns会吸收气缸壁上的热量,降低了热损失,从而大幅度改善燃油耗。1为丰田20UK顶置凸轮轴CD发动机的分层进旬制方法:在活塞顶上有渐开线形的燃烧室凹坑,位于涡流上塍窄的区域混合气形成的主要区域,较宽的区域b是主要燃烧空间,用以促进混合气快速扩UU设计成渐开线形凹坑的c是为便于蒸发的燃油流向火花塞。凹坑壁的角度和凹坑深度也进行了优化,以适于混合气形成,同时防止混合气扩散流出凹坑。

混合喷射结构图

因此,当发动机的扭矩和转速对应于低工况区时,即油门踏板位移置较小时,电动节气□就保持全开,发动机在保持进气量基本不变的情况下,改变挪比来调苷环的膨由量进而对扭矩实行控制。这时发动机采用的调节方式机相同的“变质调节”,此时进气量和点火提前角几乎不影响扭矩。

1.节气门开度较进气道喷射发动机开度增加,泵气损失减少。发动机自身损失减少。

表1GDI按工况区分控制模式工主要目标空燃比电动节气门冲量扭矩调节喷油正时喷油压力油束穿透燃油雾化低经济性不节气分层变质调节压缩行程的晚期高浅好高动力性M.7左右节气均质变童调节进气行程的早期低深差分:兄区控制的结果是其燃油经济性相对以往的汽油机可以提高25543左右,实现并趄过了目前柴油机所能达到的低燃料消耗水平;动力输出也比目前正在广泛使用的进喷射的汽油机增加了近1031,保证了人们对车辆动力性的要求。

5.因为空燃比不在理论空燃比附近,目前成熟的三元催化技术不能得到有效利用,因而NOx排放较高。另外,GDI发动机较高的压缩比和较快的反应放热率也会引起NOx升高。

由于存在上面的不足,工程师们就想出了采用了缸内直喷加进气道喷射的主意,新结构如下图,其结构特点就是将进气道喷射和缸内直喷组合在一起,其主要目的还是解决排放问题。这样结合即带来好处也出现弊端。

4.喷射压力也进一步提高,使燃油雾化更加细致,真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合。

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直 喷发动机跟进气道喷射发动机比PM排放高。主要原因是直喷燃油喷在缸内,混合时间短,油膜直接附着在气缸内壁和活塞顶部,燃烧时不易充分燃烧, 形成PM。而进气道喷射燃油喷射在进气歧管内,油膜附着在歧管管壁,吸入汽缸的是充分混合的可燃气体,燃烧会比较充分。PM和NOx两者在数学模型上是一 对耦合参数,成反比关系,PM升高NOx就会降低。实际应用中,找PM-NOx曲线上最优点是所谓的Calibration/标定中的一项重要工作,最终 目的是要使这个点对应的PM和NOx都相对较低。学术领域常用全局优化,解耦之类复杂的数学方法找这个最优点,虽然仿真中都能达到比较满意的效果,但实际 实验中效果还是比较差的。直喷 进气道喷射并不是一个完美的技术,并没有克服直喷的固有缺点,相比直喷降低排放的同时也降低性能表现。也减少了直喷发动机 中小负荷稀燃的空间。

缸内直喷的不足:

分层充气模式:

均质充气模式

三、混合喷射方式:缸内直喷 进气道喷射

加上进气道喷嘴就是为了要在一些输出响应慢的工况下减少排放, 因为油气混合不好的结果并非只有PM。直喷喷嘴是为了满足快速混合的喷射策略要求而优化设计的,发动机整体的性能表现主要来自于这个 优化过的直喷喷嘴。而进气道喷嘴只是起些辅助作用,比如改善冷启动性能,减少HC等,当然帮助减少PM。以上不对的地方请大家到汽车工程师之家提出宝贵的 意见。

缸内直喷三种模式的工作区域

6.缸内直喷发动机加减速时不需要补偿油膜。之所以需要加减速修正,主要原因是进气道喷射存在燃油油膜,当负荷快速变化,油膜平衡改变,需要在短时间内通过喷射量来进行修正;次要原因是为了弥补传感器对变工况的延迟。

3.压缩比增加,发动机热效率提高。与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%以上。

这 种模式是在分层充气模式和均质充气模式之间的过渡区域。在这种模式中,短期的扭矩需求是通过点火角来实现的,长期需求则通过空气质量实现的。这些稀薄的混 合物被均质地分布在燃烧室中。空气/燃油混合比约为Lambda 1.55.左右。喷油周期,在进气冲程中,燃油在上止点前约300 度时被直接喷入气缸。由于喷油点提前,就给预点火混合物的形成留出了更多的时间,从而导致燃烧室中均质混合物的分布。

一、什么是混合喷射技术?

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2.测试证明,起动过程和起动后阶段所排放的有害物质能够达到排放物总量的90%。采用“分层燃烧起动”和“两次喷射加热”相结合的方法去改善。

1. 增加压缩比,提高燃烧效率,前面已经提到,由于汽油直接喷油燃烧室内,汽油蒸发吸收大量热,发动机总体燃烧爆震的趋向降低,因此可以增加发动机压缩比以提 高效率。提高压缩比后,在低转速大负荷区,仍旧采用的是传统燃烧模式,在这个区域本身就是一个易发生爆震的区域,而加大压缩比后更容易出现爆 震,有时甚至会出现超级爆震,也就是用传统的方法无法消除。

三种工作模式中节气门的开度

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缸内直喷的优势:

3.在低负荷、过渡工况和冷起动的情况下,缸内直喷发动机的微粒排放比进气道喷射发动机有明显增加。

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进入该模式条件:如果满足这些条件,发动机就能切换至分层充气模式。

混合喷射发动机工作模式

5. 进气口喷射发动机,20%喷嘴装在气缸盖上进气门的背面,80%安装在进气歧管上靠近气缸盖位置,在发动机起动时,会在进气门附近形成瞬时的液态油膜,这 些燃油会在每次进气过程逐渐蒸发进入气缸燃烧。冷机起动时由于燃油蒸发困难,使得实际供油量远大于需求空燃比的供油量,这样会导致冷起动时发动机有4 个~10个循环的不稳定燃烧,显著加大发动机未燃HC排放。而缸内直喷可以克服这个问题。

二、缸内直喷详解

2.热机时,小负荷区域采用进气道喷射,中小负荷采用进气道喷射加直喷模式。以降低NOx和颗粒物的生成。

- 冷却液温度高于一定值。

7. 发动机积碳,相比排气门背部,进气门背部的积碳相对要严重些。曲轴箱通风系统是一大诱因,机油蒸汽会被引入到进气歧管从而通过进气门进入气缸燃烧,附着在 进气道以及进气门背部的机油在高温的作用下形成了积碳,在缺少“自清洁”能力的条件下(喷嘴在缸内无法冲涮),积碳就会更为严重。反观排气门部位,受到高 温和排气气流作用,其形成积碳的压力本身就比进气门要小。

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在 分层充气模式中为了尽可能地降低节气门损耗,节气门将尽可能地开大。节气门不能完全开启,因为碳罐和废气再循环系统需要一定的真空度。喷油过程发生在压缩 冲程的大约最后三分之一时。在此模式中,发动机产生的扭矩仅由被喷入的燃油量确定,进气空气质量和点火提前角产生的影响很小。通过燃烧室中的混合分层,发 动机过量空气系数约1.6 至3 的范围内运行。

均质稀薄充气模式

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