未來(lái)汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施

1、汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施1.汽油機(jī)及其節(jié)能排放控制技術(shù)現(xiàn)狀2.汽油機(jī)技術(shù)及其節(jié)能排放控制發(fā)展趨勢(shì) 2.1汽油機(jī)GDI技術(shù)及其排放控制措施 2.2均質(zhì)混和氣壓燃技術(shù)HCCI汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油使用現(xiàn)狀 目前, 轎車(chē)汽油機(jī)廣泛應(yīng)用電控燃油噴射、三元催化凈化、多氣門(mén)、陶瓷絕熱件、可變技術(shù)和稀薄燃燒等技術(shù)。 隨著計(jì)算機(jī)、傳感技術(shù)的進(jìn)步, 電子控制技術(shù)在轎車(chē)用汽油機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)電子控制不僅對(duì)燃油噴射、點(diǎn)火正時(shí)、廢氣再循環(huán)EGR、空調(diào)、風(fēng)扇等進(jìn)行優(yōu)化控制, 而且可對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器進(jìn)行集中控制, 即發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油使用現(xiàn)狀 多氣門(mén)

2、結(jié)構(gòu)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣特性, 使進(jìn)排氣過(guò)程更加平穩(wěn), 燃燒過(guò)程更迅速、更完全, 從而提高性能和降低油耗。汽油機(jī)采用多氣門(mén)技術(shù)后,可明顯降低HC和NOx的排放, 降低油耗7%左右。 廢氣渦輪增壓中冷技術(shù)結(jié)合電控技術(shù)可有效提高汽油機(jī)充氣量和充氣效率, 從而提高升功率并降低油耗。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油使用現(xiàn)狀 目前排氣后處理技術(shù)主要包括EGR、氧化催化技術(shù)、脫NOx催化劑等。 采用氧傳感器+三元催化轉(zhuǎn)換器(TWC)不僅可將尾氣中的CO、HC氧化為CO2和H2O, 而且可將還原為無(wú)害的N2, 使有害成分得到較為徹底地凈化。是目前一段時(shí)間降低尾氣排放的最有效措施。在基礎(chǔ)上采用電加熱催化裝

3、置可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí), 使催化劑迅速達(dá)到工作溫度, 減少冷起動(dòng)和有害物質(zhì)的排放。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油發(fā)展趨勢(shì) 汽油機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可概括為高功率、大轉(zhuǎn)矩、低油耗、低排放。 針對(duì)現(xiàn)今的汽油機(jī)使用情況，對(duì)缸內(nèi)直噴GDI（gasoline direct injection）技術(shù)和均質(zhì)混和氣壓燃HCCI（homogeneous charge compression ignition）做以下重點(diǎn)介紹。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù) 缸內(nèi)直噴GDI （gasoline direct injection）汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù)缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)

4、機(jī)與一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別在于汽油噴射的位置，缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是在氣缸內(nèi)噴注汽油，它將噴油嘴安裝在燃燒室內(nèi)，將汽油直接噴注在氣缸燃燒室內(nèi)。 汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù) 工作機(jī)理：由于機(jī)內(nèi)的活塞頂部一半是球形，另一半是壁面，空氣從氣門(mén)沖進(jìn)來(lái)后在活塞的壓縮下形成一股渦流運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓縮行程行將結(jié)束時(shí)，在燃燒室頂部的噴油嘴開(kāi)始噴油，汽油與空氣在渦流運(yùn)動(dòng)的作用下形成混合氣，這種急速旋轉(zhuǎn)的混合氣是分層次的，越接近火花塞越濃，易于點(diǎn)火作功。 缸內(nèi)直噴分層燃燒系統(tǒng) 同常規(guī)汽油機(jī)空燃比為10:120:1的混合氣點(diǎn)火范圍相比，分層稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)在空燃比超過(guò)50:1時(shí)仍能點(diǎn)火燃燒，可以實(shí)現(xiàn)極

5、高的燃油經(jīng)濟(jì)性，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?不同環(huán)境溫度下啟動(dòng)GDI和MPI（multi points injection）汽油機(jī)所需的噴射量比較汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù)GDI傳統(tǒng)MPI啟動(dòng)需要噴射量冷卻水溫度 deg. C-50-30-101030507090 分層燃燒與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)排放比較汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù) 汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù) GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì) 缸內(nèi)燃油噴射定時(shí)和進(jìn)氣運(yùn)動(dòng)更易實(shí)現(xiàn)混合氣分層。 燃油噴射霧化混合氣的形成質(zhì)量改善，進(jìn)氣溫度影響較小，充氣效率提高。 可以采用高的壓縮比或高的增壓比，或同等情況下降低

6、對(duì)燃料辛烷值的要求。 取消節(jié)氣門(mén)，減少泵氣損失，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性改善 高壓縮比時(shí)缸內(nèi)混合氣的溫度壓力提高，改善了點(diǎn)火和燃燒條件，可降低冷起動(dòng)時(shí)未燃碳?xì)渑欧拧?便于采用多次噴射、后噴射等冷起動(dòng)排放控制策略。 通過(guò)后燃噴射等提高排氣溫度及能量，提高增壓器的快速響應(yīng)性能。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù) GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題和困難 難以在全部運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)混合氣理想的分層； 噴油器內(nèi)置氣缸內(nèi)，噴孔容易結(jié)垢，影響噴霧特性和噴油量； 低負(fù)荷時(shí)HC排放高，高負(fù)荷時(shí)NOx排放高，有碳煙生成； 部分負(fù)荷時(shí)混合氣稀于理論空燃比，三效催化器轉(zhuǎn)化效率下降，需采用選擇性催化轉(zhuǎn)化技術(shù)； 氣缸和燃油系統(tǒng)磨損

7、增加。GDI應(yīng)用：Volkswagen的FSI（燃油分層噴射）發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)GDI技術(shù)汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)HCCI技術(shù) 均質(zhì)混和氣壓燃燒HCCI （homogeneous charge compression ignition）汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)HCCI技術(shù) 與傳統(tǒng)的汽油機(jī)相比, HCCI方式采用均勻的空氣與燃料混合氣, 采用壓燃著火, 但混合氣充量是均質(zhì)的。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒, 需要燃油與空氣均質(zhì)混合, 混合氣在壓縮沖程活塞接近上止點(diǎn)的時(shí)刻,自動(dòng)起火燃燒。這種燃燒方式的特征, 既有傳統(tǒng)汽油機(jī)的混合氣均質(zhì)混合, 又有傳統(tǒng)柴油機(jī)

8、的壓燃式工作。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)HCCI技術(shù) 通過(guò)試驗(yàn)證明, 無(wú)論采用燃用汽油還是柴油,HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)能與排放方面都具有卓越的優(yōu)點(diǎn)： 熱效率較高； 燃油經(jīng)濟(jì)性好； NOx濃度較低； 無(wú)微粒排放燃燒； 噴油系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 HCCI在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用有著廣闊的前景, 但目前還有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步解決, 主要有: 著火定時(shí)的控制 燃燒速率的控制 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng) 需要研究開(kāi)發(fā)一種有效的控制系統(tǒng)或控制策略, 解決和的排放問(wèn)題, 特別是在低負(fù)荷下的排放問(wèn)題 需開(kāi)發(fā)一種快速響應(yīng)控制系統(tǒng), 使發(fā)電機(jī)快速轉(zhuǎn)化工況時(shí)保持著火定時(shí)的穩(wěn)定 需開(kāi)發(fā)一種新的燃料和空氣的閉環(huán)控制系統(tǒng), 以保證在全工況范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃燒的優(yōu)化等。汽油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及節(jié)能減排控制措施 汽油機(jī)HCCI技術(shù)