汽车发动机新技术的论文.doc

发动机新技术---缸内直喷式
姓名:吴山林学号: 班级:热能111
近年来,当代汽车汽车飞速发展,汽车新技术不断涌现和应用,带动汽车性能不断改善。下面就现代缸内直喷式汽油机进行简单介绍。
汽油机的发展经历了100多年的漫长历史,其中具有里程碑意义的发展阶段无不是以油气混合方式和机理的变迁为标志的。
早期的化油器式汽油机依靠化油器喉口气流流速增加所产生的真空度将汽油吸出被高速进气空气流雾化以及汽油油滴本身的蒸发而与空气形成可燃混合汽。油气混合比(空燃比=进气空气质量/燃油质量)取决于化油器喉口的设计和量孔直径,负荷的调节是由节气门的开度来调节进入汽缸的油气混合汽量来实现的,因此属于混合汽外部形成的量调节方式,且没有任何反馈控制。由于汽油-空气混合汽能在相当宽的空燃比范围内点燃,这种不太精确的控制对早期汽油机的正常运行并不存在什么问题。
但是,随着世界工业化的发展,汽车成为不可或缺的主要交通工具,而作为汽车主要动力的这种化油器式汽油机废气中的有害成分(C O、H C和N O X等)对大气造成了污染,而燃烧产物二氧化碳又产生“温室效应”导致全球气候变暖。随着汽车数量的与日俱增,对人类生存环境的危害日趋加剧,因此汽车的节能减排已成为全球刻不容缓需要解决的重要问题。
汽油缸内直接喷射从油气混合机理上可以解决变工况(如车辆加速时)和冷启动时油气混合不足的问题。早期的缸内直喷式汽油机因喷射技术水平的限制,喷雾油滴的直径约为80μm。计算表明,一滴这样大小的油滴在200℃空气中需要大约55ms才能完全蒸发。如果发动机的转速为1500r/min的话,这段时间相当于495°CA(曲轴转角)。显然,蒸发时间过长,在这种情况下油气混合不能主要依靠喷雾来实现。随着汽油喷射技术的进步,现代缸内直喷式汽油机应用的汽油泵的供油压力已达到5~12MPa,又采用带旋流的喷油嘴,雾化性能得以提高,喷雾的油滴直径约为20μm,喷雾锥角可达50~100°,常压下的贯穿度约为100mm 。此时一滴20μm ms或31°CA就能完全蒸发,因而汽油的蒸发和与空气的混合可主要依靠喷雾来实现,再加上缸内空气运动的辅助,变工况(如车辆加速时)和冷启动时不再需要过量喷油,冷启动喷油量得以大大减少(图1),有害物排放也将大为降低。同时,由于汽油直接喷入汽缸内,消除了进气道喷射时形成壁面油膜的弊病,特别是在发动机尚未暖机的状态下,因而能改善变工况时对空燃比的控制,不但能改善车辆的加速响应性,而且还能降低此时的有害物排放。
此外,缸内直接喷射还可带来很多其它好处,从而有利于降低燃油耗,达到节能和减少温室气体二氧化碳排放的目标。例如:汽油在缸内直接喷射时油滴主要依靠从缸内空气中吸热而非从壁面吸热,因而能使混合汽的温度降低和体积减小,从而有利于提高充气效率,降低爆震倾向和提高压缩比。计算表明,在汽油油滴蒸发完全依靠从空气中吸热或者完全依靠从壁面吸热这两种极端情况下,%,而混合汽的温度在上止点前将相差大约50℃。因此,与进气道喷射汽油机相比,缸内直喷式汽油机的充气效率提高了10%,同时爆震倾向也大为降低,表现在受爆震限制的点火时刻可提前若干曲轴转角,~2,有利于提高汽油机的热效率,降低燃油耗(约2%)