第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī).ppt

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1、第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)第一節(jié)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)理論第二節(jié)典型直噴發(fā)動(dòng)機(jī)第三節(jié)典型直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)分為直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。為了解它得先了解均質(zhì)和非均質(zhì)概念。均質(zhì):只在進(jìn)氣行程噴油，這樣油和氣在活塞的運(yùn)動(dòng)幫助下到壓縮行程末了時(shí)，氣缸內(nèi)的油氣濃度各處都相等，怠速用濃混合氣，部分負(fù)荷空燃比為14.7的混合氣，全負(fù)荷用濃混合氣。這樣的直噴發(fā)動(dòng)機(jī)為均質(zhì)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)缸外噴射而言，高壓霧化會(huì)更好?，F(xiàn)在的所謂直噴發(fā)動(dòng)機(jī)大多停留在這個(gè)階段。返回下一頁(yè)第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)非均質(zhì):先在進(jìn)氣行程少噴

2、油，這樣油和氣在活塞的運(yùn)動(dòng)幫助下到壓縮行程末了時(shí)，氣缸內(nèi)的油氣濃度各處都相等，且極稀，在火花塞點(diǎn)火之前，向氣缸內(nèi)再噴油，這時(shí)此部分油沒(méi)有時(shí)間和周?chē)旌蠚獬浞只旌?，即氣缸?nèi)的油氣濃度不都相等?；鸹ㄈ浇^濃，其他部分較稀，整個(gè)氣缸內(nèi)的混合氣總體濃度還是很稀。這樣的直噴發(fā)動(dòng)機(jī)為非均質(zhì)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)或直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)，仍有待研究。不過(guò)國(guó)外日本三菱公司已在1996年開(kāi)始生產(chǎn)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)口國(guó)內(nèi)的有三菱太空的4G93發(fā)動(dòng)機(jī)，但也有諸多問(wèn)題存在。返回下一頁(yè)上一頁(yè)第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn):關(guān)于缸內(nèi)噴射，20世紀(jì)40年代前作過(guò)較多的研究，就對(duì)實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)均勻混合氣而言，

3、這種結(jié)構(gòu)形式在當(dāng)時(shí)沒(méi)有顯示出特別的優(yōu)點(diǎn)，而且造價(jià)高，控制和調(diào)節(jié)困難。但因?yàn)槠錆撛诘膬?yōu)越性，各國(guó)沒(méi)有放棄研究。直接噴入氣缸的噴射方式總體上有以下7種可能的優(yōu)點(diǎn):返回下一頁(yè)上一頁(yè)第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)脈沖增壓可以實(shí)現(xiàn):通過(guò)凸輪軸的配氣相位的調(diào)節(jié)，全負(fù)荷特性的曲線在很大范圍內(nèi)能滿足要求，這樣可提高最大扭矩或最大功率。通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、配氣相位、轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)脈沖增壓在這種噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中是可以實(shí)現(xiàn)的。(2)采用更大的氣門(mén)疊開(kāi)角:增壓四沖程噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)可采用更大的氣閥疊開(kāi)角以增強(qiáng)掃氣和冷卻效果。返回下一頁(yè)上一頁(yè)第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)(3)進(jìn)氣管內(nèi)無(wú)燃料沉積

4、:因?yàn)樵谶M(jìn)氣管內(nèi)只提供空氣，燃料不會(huì)在進(jìn)氣管系統(tǒng)中沉積，即不存在作為油膜層形式附于進(jìn)氣管壁面的燃料的沉積。因此，一方面可以降低油耗，另一方面對(duì)于加速過(guò)程也不需要考慮混合氣加濃的進(jìn)氣管鉆附沉積(4)進(jìn)氣管造型不受制約:不需考慮燃料及混合氣的輸送而自由地進(jìn)行進(jìn)氣管造型設(shè)計(jì)，可利用空氣波動(dòng)效應(yīng)以提高供氣效率，在全負(fù)荷時(shí)相應(yīng)地提高了功率。返回下一頁(yè)上一頁(yè)第5章直噴均質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)和直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)(5)可以提高壓縮比:進(jìn)氣管不加熱和氣缸內(nèi)燃料蒸發(fā)時(shí)的冷卻效應(yīng)使得缸內(nèi)溫度降低，從而減弱了爆振趨勢(shì)。這使得采用高壓縮比成為可能，因此可以達(dá)到更高的平均壓力和更高的熱效率，即更低的油耗。(6)可以實(shí)現(xiàn)混合氣分

5、層:可以在缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)混合氣的分層，即在缸內(nèi)形成所需要的非均勻混合氣，有利于點(diǎn)火，改善燃燒，降低油耗，特別是在部分負(fù)荷時(shí)放棄了進(jìn)氣節(jié)流，使經(jīng)濟(jì)性更好。(7)冷卻燃燒室部件:將燃料直接噴入燃燒室的熱區(qū)，借助于燃料蒸發(fā)時(shí)的吸熱使得燃燒室內(nèi)氣體側(cè)的熱區(qū)得以冷卻。返回上一頁(yè)第一節(jié)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)理論一、直噴稀燃的兩種方法直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法是在火花塞附近提供濃混合氣以保證可靠的點(diǎn)火，而以后的大部分反應(yīng)過(guò)程都在稀混合氣中進(jìn)行。盡管混合氣很稀，在以前均質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)理論中很容易造成燃燒中斷，但在非均質(zhì)的濃混合氣已形成的火球會(huì)推動(dòng)燃燒在稀混合氣中進(jìn)行。下一頁(yè)返回第一節(jié)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)理論一種很有效但較復(fù)雜的方

6、法是把燃燒室分成主室和副室兩個(gè)區(qū)域，向裝有火花塞的副室一直噴入濃混合氣，主室噴入稀混合氣和濃混合氣交替的混合氣。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是副室的濃混合氣能確?？煽康狞c(diǎn)火。主室的稀混合氣在整個(gè)燃燒室中占了主要地位，但仍然由于在整個(gè)燃燒過(guò)程中為使NOx的催化器的再生得以實(shí)現(xiàn)，主室的混合氣濃度是變化的，要么很濃，要么特別稀，因此這種方法能顯著地減少NOx排放。但是，這樣的兩燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的一體燃燒室相比，其燃燒室表面積較大，因此未燃碳?xì)浠衔锱欧泡^高。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第一節(jié)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)理論另一種方法是直接把汽油噴進(jìn)燃燒室，在火花塞附近形成一個(gè)濃混合氣區(qū)，周?chē)^遠(yuǎn)的地區(qū)形成稀混合氣區(qū)，造成混合氣

7、分層，從總體看在燃燒室中的混合氣是稀的。這種直接噴射也有一些明顯的缺點(diǎn)，如輸出功率低、設(shè)計(jì)復(fù)雜等?，F(xiàn)在使氣流以一種精確計(jì)算的“渦流模式”進(jìn)入燃燒室也有可能達(dá)到一定程度的進(jìn)氣分層，這種“分層效應(yīng)”目前還不是很清楚，而且難于控制，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)扭矩變化非常大。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第一節(jié)直噴稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)理論對(duì)于汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，缸內(nèi)直接噴射形成的高壓霧化混合氣相對(duì)于傳統(tǒng)的缸外噴射發(fā)動(dòng)機(jī)可減少大約20%燃油消耗，對(duì)減少二氧化碳的排放也會(huì)有很大作用。為了發(fā)揮缸內(nèi)直噴的優(yōu)異性能，