渦輪增壓汽油直噴發動機的燃燒新概念

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渦輪增壓汽油直噴發動機的燃燒新概念

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生傾向不斷降低，使直噴汽油機的應用越來越普遍。由于在高負荷條件下安裝渦輪增壓器的發動機爆震傾向大幅降低，因此，直噴技術與渦輪增壓技術被認為是高度兼容的。此外，通過使用渦輪增壓器，可以減小發動機的尺寸、提高扭矩并增加發動機負荷能力，使車輛保持動力性的同時，協同改進發動機的燃油消耗率。

直噴技術的另一個優點是氣體分層混合。發動機起動后，直噴技術允許更大程度的噴射靈活性，以形成分層混合。利用直噴技術的高燃燒穩定性，可以延緩點火，實現催化劑起燃，該技術也是一種非常有效的解決尾氣排放問題的技術。因此，提出了混合燃燒新概念，即在穩定的分層混合燃燒前提下，改善直噴發動機的輸出功率。將常規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，優化了噴射角和進氣口，以最小化流動擾動，加強缸內氣體的流動。此外，對這種新概念燃燒進行測試，通過測量發動機輸出功率以及觀測發動機在催化熱起動模式下的燃燒情況得到以下幾點結論。①全新燃燒概念設計是在確保與傳統概念燃燒具有相同穩定性的前提下，強化缸內紊流，提高輸出功率。通過優化進氣口，進一步加劇缸內氣體的流動，相對于傳統的概念燃燒，新概念燃燒功率提高4.7%。②在催化劑預熱模式下，增加穩定滾流比、缸內湍流強度與發動機輸出功率并沒有直接的關聯。但調整進氣口與具有加強氣缸內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的唇口可以提高燃燒穩定性，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的唇緣方向旋轉。

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

編譯：郭明超