缸内直喷发动机案.doc

缸内直喷发动机教案一、传统汽油机燃烧系统的缺陷:1、汽油机功率采用进气管节流的变量调节,无法达到变质调节的精确性。2、喷油嘴离燃烧室有一定的距离,汽油与空气的混合情况受进气气流的影响较大,并且微小的汽油颗粒会吸附在管壁上而不能充分利用。3、空燃比必须在着火界限内,热效率低,若稀混合气工作则热效率可提高,%与12%。3、排气污染严重(HC,CO,NOX),一般汽油机的混合比范围正是排放较高的范围,空燃比达到23以上就可以实现低排放。二、稀薄燃烧:这就是稀薄燃烧是指将过量空气系数从λ=,空然比可达25:1,甚至可达到40:1(如三菱GDI)可以降低发动机油耗并改善CO2排放。(过稀的混合气会给燃烧带来麻烦,主要的问题有点燃困难、燃烧不稳定、催化转化器的NOx转化效率下降等问题。)稀薄燃烧只是在部分负荷工况范围实行稀薄燃烧,启动、怠速、加速和全负荷都不能实行稀薄燃烧。三、实现稀薄燃烧的两个条件1、稀薄燃烧技术需要很强的点火能量。可采用提高压缩比或采用多极火花塞或双火花塞结构2、稀薄燃烧技术需要空气能跟汽油充分混合。如采用垂直进气道等结构三、稀薄燃烧系统的形式均质稀混合气燃烧:这种燃烧方式主要是通过提高压缩比、改进点火系统以及加强混合气的紊流等来实现的。有代表性的几种均质稀混合气燃烧系统有梅型火球燃烧室、射流燃烧室等。MAN燃烧系统射流燃烧室分层稀混合气燃烧:这种燃烧方式主要是通过控制混合气的浓度分布来实现的,其在火花塞附近混合气比较浓,空燃比约为12~13,保证可靠的点火,在其余大部分区域混合气较稀,空燃比在20以上。分层充气燃烧系统主要有三种:直喷式分层燃烧系统:S、Ford公司的PROCO及日本SatoshiKato等人提出的OSKA)分隔式燃烧室分层燃烧系统:)轴向分层燃烧系统:,。三菱公司则推出了基于这一概念的4气门滚流分层发动机。天津大学提出的在5气门发动机上采用进气道二次喷射亦很好地实现了该方式的稀燃,并取得了较好的效果。燃烧系统混合燃烧:混合燃烧方式是将发动机分为高负荷和低负荷区,在低负荷区使用分层燃烧,在高负荷区仍然利用常规燃烧。1995年三菱公司研制成功的GDI发动机首次实现了混合燃烧。三菱公司GDI发动机在低负荷区的空燃比达到30~40,高负荷区的空燃比为13~14。三菱的GDI燃烧系统丰田的GDI燃烧系统GDI燃烧系统混合气生成的形式:油束控制:锥型油束直接将燃油送往火花塞,在油束控制的燃烧系统中,喷油器安置在气缸中央,火花塞必须布置在喷油器附近,油束的空气利用率依靠油束的穿透深度保证。油束和火花塞相距太近,可供混合气生成利用的时间太短,液态燃料会润湿火花塞,缩短火花塞寿命。该系统未能投入批量生产。油束控制壁面控制壁面控制燃烧系统:在壁面控制的燃烧系统中,喷油器和火花塞相隔较远,喷油器将油束喷到活塞凹坑中,然后油气流将燃油送往火花塞。为了避免温度过高,喷油器不应布置在排气侧而应在进气侧,活塞凹坑的开口也指向进气侧。气流控制燃烧系统:在气流控制的燃烧系统中,利用轮廓分明的缸内气流与油束相互作用,在发动机的大部分工况范围内都能实行恰当的充