渦輪增壓汽油直噴發(fā)動機的燃燒新概念

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渦輪增壓汽油直噴發(fā)動機的燃燒新概念

近年來，通過對直噴汽油機燃油消耗率的不斷改進、輸出功率的不斷提升以及爆震的發(fā)生傾向不斷降低，使直噴汽油機的應(yīng)用越來越普遍。由于在高負荷條件下安裝渦輪增壓器的發(fā)動機爆震傾向大幅降低，因此，直噴技術(shù)與渦輪增壓技術(shù)被認為是高度兼容的。此外，通過使用渦輪增壓器，可以減小發(fā)動機的尺寸、提高扭矩并增加發(fā)動機負荷能力，使車輛保持動力性的同時，協(xié)同改進發(fā)動機的燃油消耗率。

直噴技術(shù)的另一個優(yōu)點是氣體分層混合。發(fā)動機起動后，直噴技術(shù)允許更大程度的噴射靈活性，以形成分層混合。利用直噴技術(shù)的高燃燒穩(wěn)定性，可以延緩點火，實現(xiàn)催化劑起燃，該技術(shù)也是一種非常有效的解決尾氣排放問題的技術(shù)。因此，提出了混合燃燒新概念，即在穩(wěn)定的分層混合燃燒前提下，改善直噴發(fā)動機的輸出功率。將常規(guī)的殼型淺腔活塞換成盤式彎曲活塞，同時，在活塞上增加一個小唇以促進分層。另外，優(yōu)化了噴射角和進氣口，以最小化流動擾動，加強缸內(nèi)氣體的流動。此外，對這種新概念燃燒進行測試，通過測量發(fā)動機輸出功率以及觀測發(fā)動機在催化熱起動模式下的燃燒情況得到以下幾點結(jié)論。①全新燃燒概念設(shè)計是在確保與傳統(tǒng)概念燃燒具有相同穩(wěn)定性的前提下，強化缸內(nèi)紊流，提高輸出功率。通過優(yōu)化進氣口，進一步加劇缸內(nèi)氣體的流動，相對于傳統(tǒng)的概念燃燒，新概念燃燒功率提高4.7%。②在催化劑預(yù)熱模式下，增加穩(wěn)定滾流比、缸內(nèi)湍流強度與發(fā)動機輸出功率并沒有直接的關(guān)聯(lián)。但調(diào)整進氣口與具有加強氣缸內(nèi)流動的唇口位置相匹配是非常重要的。③在催化熱起動模式下，布置在活塞排氣一側(cè)的唇口可以提高燃燒穩(wěn)定性，并減少廢氣排放。在這種情況下，一個有效措施是選擇一種端口形狀使主進氣氣流朝進氣側(cè)的唇緣方向旋轉(zhuǎn)。

Shinichi Mitani et al. SAE 2014-01-1210.

編譯：郭明超