汽油稀薄燃與缸內(nèi)噴射FSI-GDI技術(shù)(常用版)

汽油稀薄燃與缸內(nèi)噴射FSI-GDI技術(shù)（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）

汽油機(jī)稀薄燃與缸內(nèi)噴射技術(shù)汽油稀薄燃與缸內(nèi)噴射FSI-GDI技術(shù)（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）稀薄燃燒什么叫稀燃？顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。稀薄燃燒的關(guān)鍵技術(shù)汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù)歸納起來(lái)有以下三個(gè)主要方面：

2.1提高壓縮比

采用緊湊型燃燒室，通過(guò)進(jìn)氣口位置改進(jìn)使缸內(nèi)形成較強(qiáng)的空氣運(yùn)動(dòng)旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點(diǎn)火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。

2.2分層燃燒

如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無(wú)法點(diǎn)燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過(guò)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周圍形成易于點(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。

為了提高燃燒的穩(wěn)定性，降低氮氧化物（NOx），現(xiàn)在采用燃油噴射定時(shí)與分段噴射技術(shù)，即將噴油分成兩個(gè)階段，進(jìn)氣初期噴油，燃油首先進(jìn)入缸內(nèi)下部隨后在缸內(nèi)均勻分布，進(jìn)氣后期噴油，濃混合氣在缸內(nèi)上部聚集在火花塞四周被點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)分層燃燒。

2.3高能點(diǎn)火

高能點(diǎn)火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，燃燒速度增快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來(lái)達(dá)到上述目的。

以上三點(diǎn)只是對(duì)整體汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)而言，具體到某種機(jī)型會(huì)有所偏重。因?yàn)楦鞣N汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃方式的技術(shù)措施不完全一樣，甚至同一部發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下稀燃方式也會(huì)不完全一樣。有些著重缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及燃油分布的配合，重點(diǎn)在分層燃燒。有些著重加大點(diǎn)火能量、增快火焰?zhèn)鞑ニ俣群涂s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，重點(diǎn)在高能點(diǎn)火。三、稀燃技術(shù)的發(fā)展歷程在20多年前就已經(jīng)有人在研究稀燃技術(shù)。面對(duì)21世紀(jì)70年代初歐美國(guó)家的排放規(guī)定以及石油危機(jī)引起的降低油耗的需求，人們探索了由稀混合氣運(yùn)行，用氧化催化劑凈化排氣的方法，采用了一種帶副燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種由豐田及本田公司發(fā)明的燃燒方式由于從副燃燒室噴出火焰會(huì)造成熱能損失，稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)對(duì)油耗的效果不明顯。

從那以后，隨著進(jìn)氣口的改進(jìn)，氣缸內(nèi)旋渦生成技術(shù)的進(jìn)步，由通用、福特、豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司先后搞成的開口式燃燒室可以形成比帶副燃燒室還好的稀薄混合氣燃燒，并且隨著進(jìn)氣口燃料噴射技術(shù)的發(fā)展和稀混合氣傳感器技術(shù)的開發(fā)，精密控制空燃比已成為可能。80年代中期，豐田正式使稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)（T－LCS）產(chǎn)品化，三菱、本田也相繼將其產(chǎn)品實(shí)行產(chǎn)品化。

進(jìn)入90年代，三菱汽車公司研制出來(lái)的缸內(nèi)直噴技術(shù)使稀燃技術(shù)又進(jìn)了一步。目前，各大公司都擁有自己的稀燃技術(shù)，其共同點(diǎn)都是利用缸內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng)，使聚集在火花塞附近的混合氣最濃，先被點(diǎn)燃后迅速向外層推進(jìn)燃燒，并有較高的壓縮比。

比較著名的三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)（GDI），可令混合比達(dá)到40:1。它采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨(dú)特方式產(chǎn)生強(qiáng)大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強(qiáng)并在氣缸內(nèi)形成縱向渦旋轉(zhuǎn)流。在高壓旋轉(zhuǎn)噴注器的作用下，壓縮過(guò)程后期被直接噴注進(jìn)氣缸內(nèi)的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴(kuò)散而是氣化。

這種混和氣被縱向渦旋轉(zhuǎn)流帶到火花塞附近，在火花塞四周形成較濃的層狀混和狀態(tài)。這種混合狀態(tài)雖從燃燒室整體來(lái)看十分稀薄，但由于呈現(xiàn)從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

大眾的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（FSI），則是采用了一個(gè)高壓泵，汽油通過(guò)一個(gè)分流軌道（共軌）到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。

本田最新的VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)也將采用稀燃技術(shù)。這款取名為VTEC－i2.0升發(fā)動(dòng)機(jī)將比一般本田發(fā)動(dòng)機(jī)省油20%，其特點(diǎn)是將VTEC技術(shù)與稀燃技術(shù)相結(jié)合，也是當(dāng)?shù)娃D(zhuǎn)速時(shí)令其中一組進(jìn)氣門關(guān)閉，在燃燒室內(nèi)形成一道稀薄的混合氣體渦流，層狀分布集結(jié)在火花塞周圍作點(diǎn)燃引爆，從而起到稀薄燃燒作用。

自從一九九四年，日本三菱公司率先宣布它的裝有缸內(nèi)直噴式(GDI，GasolineDirectInjection)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車即將上市，以及隨著日益嚴(yán)格的排放法規(guī)和能源危機(jī)，促使世界各主要汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)廠商，紛紛開始研究GDI發(fā)動(dòng)機(jī)了。到目前為止，國(guó)外已有許多著名的汽車公司如豐田、三菱、福特、奧迪、本田、雷諾、AVL等都已開發(fā)了比較成熟的GDI機(jī)型和產(chǎn)品。我國(guó)在這方面的研究相對(duì)落后些，西安交通大學(xué)開發(fā)了缸內(nèi)直接噴射周向分層燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用具有非均勻性周向分布的機(jī)械式噴嘴實(shí)現(xiàn)周向分層。四、GDI缸內(nèi)直接噴射系統(tǒng)4.1GDI優(yōu)點(diǎn)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)是在適當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角，將汽油直接噴入汽缸中，因而它兼有柴油機(jī)熱效率高和汽油機(jī)升功率大的特點(diǎn)。較之傳統(tǒng)的進(jìn)氣道噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)(PFI)，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)具有許多明顯的優(yōu)勢(shì)。a．冷啟動(dòng)時(shí)未燃碳?xì)?UBHC)排放少。這主要是由于GDI不會(huì)在進(jìn)氣道表面形成油膜，允許用較大的廢氣再循環(huán)(EGR)率。b．GDI發(fā)動(dòng)機(jī)可以不再使用節(jié)氣門來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，而是利用缸內(nèi)空燃比的變化來(lái)達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的工況要求，這就避免了PFI發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷時(shí)節(jié)氣門所引起的節(jié)流損失，并提高了發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)的容積效率，燃油經(jīng)濟(jì)性也隨之得以改善。c．啟動(dòng)快。GDI通常在第一個(gè)循環(huán)或第二個(gè)循環(huán)就可著火，而PFI則至少需要l0個(gè)循環(huán)以上才能著火。d．燃油經(jīng)濟(jì)性有進(jìn)一步改善，燃油消耗下降率高達(dá)35%。e．瞬態(tài)反應(yīng)快、對(duì)空燃比的控制更精確及具有系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化的潛能。4.2GDI的電子控制策略GDI中最關(guān)鍵的是要控制好混合氣濃度在空間的分布及其隨時(shí)間的變化，依靠采用高精度的高壓噴油嘴、缸內(nèi)氣流控制技術(shù)、根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域切換燃燒模式、使噴油嘴遠(yuǎn)離火花塞以保證可靠點(diǎn)火等措施，可達(dá)到高燃油經(jīng)濟(jì)性和高性能。如圖1GDI電控系統(tǒng)基本工作原理圖。發(fā)動(dòng)機(jī)電制軟件油泵、噴油器傳感器、開關(guān)故障指示燈發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控/標(biāo)定軟件RS-232ECUCAN噴射控制故障診斷發(fā)動(dòng)機(jī)管理圖1GDI電控系統(tǒng)基本工作原理圖4.3分層控制策略現(xiàn)代GDI通常是根據(jù)大、小負(fù)荷區(qū)不同的要求，采用不同的混合燃燒模式來(lái)改善其燃油經(jīng)濟(jì)性的。在中小負(fù)荷區(qū)域，要求有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，因而通常采用壓縮沖程中噴油實(shí)現(xiàn)分層燃燒的控制模式，即在壓縮沖程后期向缸內(nèi)噴油，并通過(guò)活塞頂部形狀和氣流運(yùn)動(dòng)來(lái)限制其擴(kuò)散，使噴射到氣缸內(nèi)的燃油所形成的可燃混合氣集中在火花塞周圍，而在火花塞外周部的極稀薄混合氣與層狀空氣則形成了分層混合氣，使燃燒在整體空燃比30～40的超稀薄混合氣下進(jìn)行，此時(shí)尚有足夠的過(guò)量空氣可供在短時(shí)間內(nèi)燃盡燃燒生成的黑煙。由于此時(shí)GDI放棄使用節(jié)氣門節(jié)流，因而可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失，過(guò)量的空氣還會(huì)吸收氣缸壁上的熱量，降低了熱損失，從而大幅度改善燃油耗。圖2為豐田2.0L雙頂置凸輪軸GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的分層進(jìn)氣控制方法：在活塞頂上有漸開線形的燃燒室凹坑，位于渦流運(yùn)動(dòng)上游較窄的區(qū)域a是混合氣形成的主要區(qū)域；較寬的區(qū)域b是主要燃燒空間，用以促進(jìn)混合氣快速擴(kuò)散。設(shè)計(jì)成漸開線形凹坑的c是為便于蒸發(fā)的燃油流向火花塞。凹坑壁的角度和凹坑深度也進(jìn)行了優(yōu)化，以適于混合氣形成，同時(shí)防止混合氣擴(kuò)散流出凹坑。在高負(fù)荷區(qū)域，要求提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和功率，必須采取略稀或理論當(dāng)量的混合氣或濃混合氣。故此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用進(jìn)氣沖程噴油，實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燃燒的控制模式。即在進(jìn)氣沖程早期向氣缸內(nèi)噴射燃油，使其可在整個(gè)燃燒室內(nèi)均勻擴(kuò)散，在點(diǎn)火時(shí)刻形成預(yù)混燃燒的均質(zhì)混合氣。此時(shí)由于燃油汽化時(shí)吸收了汽化潛熱，使得缸內(nèi)充量得到了冷卻，增大了空氣密度，在提高體積效率的同時(shí)還減少了爆震的傾向，使發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可上升到12，提高了熱效率，發(fā)動(dòng)機(jī)以接近理論空燃比14.7：1圖2豐田D-4分層混合氣的控制策略控制模式的切換通過(guò)噴油定時(shí)的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。切換時(shí)要注意切換前后扭矩的一致，以防扭矩變化帶來(lái)振動(dòng)。為此，三菱、豐田等公司在模式切換時(shí)采用了二段噴射技術(shù)，即在進(jìn)氣行程中噴射一部分燃料，以便在燃燒室全空間內(nèi)形成稀薄的預(yù)混合氣。第二次在即將點(diǎn)火之前向火花塞噴射，以保證稀混合氣的穩(wěn)定著火和分層燃燒。據(jù)報(bào)道采用二段噴射技術(shù)的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)從中小負(fù)荷區(qū)向大功率區(qū)的平穩(wěn)過(guò)渡，并可降低缸內(nèi)的氣體溫度，從而抑制了爆震的發(fā)生，增加了功率的輸出。4.4扭矩控制策略對(duì)扭矩的控制實(shí)際上就是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的控制。通常情況下，GDI主要是根據(jù)油門踏板的位移量來(lái)確定應(yīng)有的扭矩，并由負(fù)荷的高低來(lái)切換對(duì)扭矩的調(diào)節(jié)方式。從理論上講GDI可以不使用節(jié)氣門，但實(shí)際上它還是配備了電動(dòng)節(jié)氣門。這其中最主要的原因是GDI在大負(fù)荷工況下工作時(shí)需要均勻混合氣；其次是在應(yīng)用EGR降低NOx排放時(shí)，需要有節(jié)流閥控制的進(jìn)氣歧管的真空度；再次，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)也需要真空度；最后，低負(fù)荷時(shí)沒(méi)有節(jié)流閥排氣溫度會(huì)非常低，降低了催化劑的轉(zhuǎn)化效率。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于低工況區(qū)時(shí)，電動(dòng)節(jié)氣門就保持全開，發(fā)動(dòng)機(jī)在保持進(jìn)氣量基本不變的情況下，通過(guò)改變空燃比來(lái)調(diào)節(jié)每循環(huán)的噴油量，進(jìn)而對(duì)扭矩實(shí)行控制。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的調(diào)節(jié)方式是與柴油機(jī)相同的“變質(zhì)調(diào)節(jié)”，此時(shí)進(jìn)氣量和點(diǎn)火提前角幾乎不影響扭矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于高工況區(qū)時(shí)，即油門踏板位移量較大時(shí)，其空燃比被穩(wěn)定在14.7左右，通過(guò)改變電動(dòng)節(jié)氣門的開度來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的空氣量，進(jìn)而改變噴油量實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的控制。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是“變量調(diào)節(jié)”方式。此時(shí)點(diǎn)火提前角對(duì)扭矩有很大影響。表1為GDI按工況區(qū)扭矩控制模式，圖3為扭矩控制策略的不同燃燒模式的控制范圍。工況主要目標(biāo)空燃比電動(dòng)節(jié)氣門沖量扭矩調(diào)節(jié)噴油正時(shí)噴油壓力噴油穿透燃油霧化底經(jīng)濟(jì)性25～40不節(jié)氣（全開）分層變質(zhì)調(diào)節(jié)壓縮行程的晚期高淺好高動(dòng)力性14.7左右節(jié)氣均質(zhì)變量調(diào)節(jié)進(jìn)氣行程的早期低深差表1GDI按工況區(qū)扭矩控制模式圖3扭矩控制策略的不同燃燒模式的控制范圍按工況區(qū)扭矩控制的結(jié)果是，其燃油經(jīng)濟(jì)性相對(duì)以往的汽油機(jī)可以提高25%左右，實(shí)現(xiàn)并超過(guò)了目前柴油機(jī)所能達(dá)到的低燃料消耗水平；動(dòng)力輸出也比目前正在廣泛使用的進(jìn)氣道噴射的汽油機(jī)增加了近10%，保證了人們對(duì)車輛動(dòng)力性的要求。3.3噴油定時(shí)控制策略GDI可根據(jù)不同的工況區(qū)域來(lái)確定不同的混合氣生成方式，而不同的混合氣生成方式對(duì)油束的要求也不相同，如圖4。發(fā)動(dòng)機(jī)處于低工況時(shí)，采用的是變質(zhì)調(diào)節(jié)和分層充量，這就要求燃油恰好噴在活塞頂部凹坑內(nèi)，因而油束要盡可能集中，且霧化質(zhì)量要高，可燃混合氣能在短時(shí)間內(nèi)形成。故此時(shí)應(yīng)將噴油推遲到壓縮行程的后期進(jìn)行。因?yàn)椋篴．此時(shí)活塞正處于向上運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的壓力很大，這就迫使燃油噴射時(shí)所需的壓力相應(yīng)地增大。噴油壓力越大，SMD越小，燃油蒸發(fā)越快，霧化程度越高，油滴噴射距離有限，穿透度不深。b．隨著缸內(nèi)壓力的增大，充量被強(qiáng)制壓縮，密度增大，因此油束中油滴所受的阻力也增大，油滴運(yùn)動(dòng)很快地受到衰減，使油束比較集中，并且噴射出的燃油穿透距離也保持適中。C．活塞的上行運(yùn)動(dòng)，減少了噴油與活塞項(xiàng)部凹坑之間的距離，保證了燃油可更加準(zhǔn)確而又有效地被噴射在活塞項(xiàng)部凹坑范圍內(nèi)，通過(guò)限制其在凹坑內(nèi)不向外擴(kuò)散，使得它能被迅速地加熱汽化，從而在抵達(dá)火花塞之前的短暫時(shí)間內(nèi)促進(jìn)空氣迅速卷入汽化的燃油中，形成可燃混合氣。同時(shí)結(jié)合活塞向上運(yùn)動(dòng)，由翻滾氣流將可燃混合氣帶往火花塞，并在火花塞附近區(qū)域聚集形成濃的可燃混合氣，而在燃燒室的其它空間形成稀薄混合氣，從而實(shí)現(xiàn)混合氣的分層和超稀薄燃燒。圖4兩種工況下對(duì)噴油正時(shí)和油束特性的要求當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高工況時(shí)，采用的是變量調(diào)節(jié)和均質(zhì)充量。應(yīng)盡可能減少油束沾濕活塞和氣缸壁面，否則會(huì)導(dǎo)致HC排放增加，并且活塞壁面會(huì)向燃油提供汽化潛熱，從而喪失利用汽化潛熱冷卻缸內(nèi)充量以提高容積效率的機(jī)會(huì)。同時(shí)要求油束的穿透深度應(yīng)當(dāng)大一些，以便擴(kuò)大油束在氣缸內(nèi)的分布范圍，使其能有足夠的空間和時(shí)間讓燃油和空氣進(jìn)行混合，形成均質(zhì)充量。故此時(shí)應(yīng)將噴油提早到吸氣沖程的前期。4.5存在的難點(diǎn)問(wèn)題4.5.1GDI汽油機(jī)的開發(fā)成功，極大地提高了汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。但其排放，總體講要高于傳統(tǒng)的在理論空燃比下工作的加三元催化劑的進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)。其排放問(wèn)題主要有：中小負(fù)荷下未燃HC排放較多。原因有：采用混合氣分層時(shí)引起火焰從濃區(qū)向稀區(qū)的熄滅，稀燃造成缸內(nèi)溫度偏低，不利于未燃HC隨后的繼續(xù)氧化；遠(yuǎn)距離方式組織的燃燒系統(tǒng)因噴霧碰壁較多，而活塞頂和缸壁的溫度低，形成較多HC；其它設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的混合氣混合不充分和火焰延遲，也會(huì)造成火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，使HC排放升高。采用較稀的空燃比后，氣缸內(nèi)的反應(yīng)溫度較低可使NOx排放有所降低，但混合氣分層將不可避免地在火花塞附近出現(xiàn)混合氣過(guò)濃或濃混合氣區(qū)域過(guò)大的狀況，這些區(qū)域恰恰是高溫區(qū)域，使NOx生成增加。另外，稀燃時(shí)由于排氣中始終處于氧化氛圍，使NOx的還原比較困難。GDI汽油機(jī)的微粒排放在低負(fù)荷、過(guò)渡工況和冷啟動(dòng)情況下要高于傳統(tǒng)進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)。主要是由局部地區(qū)過(guò)濃的混合氣或未蒸發(fā)的液態(tài)油滴擴(kuò)散燃燒所引起，缸內(nèi)溫度低也造成了微粒氧化不完全。4.5.2GDI汽油機(jī)在超稀混合氣燃燒時(shí)，易因高溫缺火引起積炭。原因是在火花塞點(diǎn)火時(shí)刻，缸內(nèi)的分層混合氣只占據(jù)一小部分空間，其他空間只有極微弱的燃油存在，且燃料的氣化蒸發(fā)使缸內(nèi)溫度偏低，點(diǎn)火后火焰在傳播過(guò)程中逐漸減弱，造成熄火，使混合氣不能充分燃燒，產(chǎn)生積炭。4.5.3傳統(tǒng)的三元催化器同時(shí)凈化NOx、CO、HC三種排放物的效果只有在理論空燃比下才能實(shí)現(xiàn)。而GDI汽油機(jī)工作在稀空燃比條件下，其造成的富氧使傳統(tǒng)的三元催化器對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率不高，廢氣排溫較低也不利于三元催化器的起燃，限制了它在GDI汽油機(jī)上的應(yīng)用。4.6研究新技術(shù)展望為了解決GDI汽油機(jī)存在的這些問(wèn)題，必須作進(jìn)一步的深入研究，開發(fā)出一些切實(shí)可行的新技術(shù)。4.6.1目的是減少積炭的生成，提高GDI汽油機(jī)的機(jī)械抗爆性，進(jìn)一步增大壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率。二次混合技術(shù)是指在進(jìn)氣行程中先噴入所需燃料的1/4，形成極稀的均質(zhì)混合氣。在壓縮行程后期再次噴射，噴入剩余燃料，形成分層混合氣。故在火花塞點(diǎn)火前，缸內(nèi)混合氣形成超稀均質(zhì)混合氣和較濃的分層混合氣。火花塞點(diǎn)火時(shí)，首先在濃混合氣處形成較強(qiáng)的火焰，迅速向稀混合氣空間傳播，因火焰較強(qiáng)，可點(diǎn)燃稀混合氣。稀混合氣的燃燒又會(huì)反射，促進(jìn)濃混合氣再次燃燒，使燃料充分燃燒，減少了積炭的產(chǎn)生。4.6..2二次燃燒和反應(yīng)式排氣管目的是降低HC排放。二次燃燒是指在進(jìn)行正常分層燃燒的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了在壓縮行程后期噴油外，在膨脹行程后期再次噴入少量燃油，在缸內(nèi)高溫、高壓氣體的作用下點(diǎn)火燃燒并使排氣溫度提高。通常啟動(dòng)后的怠速狀態(tài)下的排氣溫度為200℃左右，使用二次燃燒可使排氣溫度上升到800℃。這樣可大大加快催化劑開始工作的時(shí)間。反應(yīng)式排氣管可使發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣在排氣管中滯留，激活與空氣的反應(yīng)，并使膨脹行程后期的二次燃燒反應(yīng)在排氣管中繼續(xù)進(jìn)行，從而加速激活催化劑，使4.6.3廢氣再循環(huán)EGR是降低NOx排放的一種有效方法。EGR可有效降低缸內(nèi)最高燃燒溫度及氧氣的相對(duì)濃度，從而降低NOx排放。在GDI汽油機(jī)中，因稀燃使缸內(nèi)富余氧氣較多，可使用較高的EGR比率而不會(huì)使燃燒惡化。如果將再循環(huán)廢氣與可燃混合氣進(jìn)行分層，減少?gòu)U氣與可燃混合氣的摻混，保證點(diǎn)火時(shí)刻火花塞附近有適于著火的混合氣，避免廢氣靠近火花塞，能大大提高EGR比率，從而大大降低NOx排放。采用電控EGR可以精確控制EGR比率，較好地解決發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性與NOx排放之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題。4.6.4稀燃催化器的開發(fā)將直接影響到GDI汽油機(jī)排放問(wèn)題的解決。目前正在開發(fā)的各種適用于稀燃的催化器，有稀燃選擇還原型NOx催化器、吸藏還原型NOx催化器、未燃HC氧化催化器等。但這些催化器都不同程度地存在轉(zhuǎn)化效率低、工作溫度范圍窄、性能不如傳統(tǒng)的三元催化器等問(wèn)題，還需進(jìn)一步的研究。6.7GDI總結(jié)現(xiàn)代電子控制、制造等技術(shù)的發(fā)展使GDI開發(fā)比過(guò)去所受限制大大減少。當(dāng)前社會(huì)的要求給GDI的發(fā)展提供了動(dòng)力。GDI中最關(guān)鍵的是要掌握好混合氣濃度在空間的分布及其隨時(shí)間的變化。目前在一些先進(jìn)國(guó)家如日本、歐美的GDI汽油機(jī)在保持汽油機(jī)動(dòng)力性能優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，在燃油經(jīng)濟(jì)性方面已達(dá)到甚至超過(guò)柴油機(jī)水平?？梢灶A(yù)見，車用汽油機(jī)GDI技術(shù)將得到更大發(fā)展，并將取代進(jìn)氣道直噴成為電控噴射的主要形式。參考文獻(xiàn)黃海波、張國(guó)芬、張正芳.車用燃料排放清潔性判別的探討.四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2002年第21卷第4期曹治琬.汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)及其發(fā)展趁勢(shì)（上、下）.汽車電器、2001年第1期宋建鋒、李國(guó)岫、張欣.現(xiàn)代控制技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比控制中的應(yīng)用.小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車、2001年第4期王鳳軍.發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位的研究.農(nóng)機(jī)化研究、2007年第2期陶建武.基于智能控制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位系統(tǒng).機(jī)械工程學(xué)報(bào)、2003年第9期陸展華.GDI發(fā)動(dòng)機(jī)及其稀燃優(yōu)化技術(shù).柴油機(jī)DieselEngine、2003年第6期夏淑敏、邱先文、趙新順.車用汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)、2003年第5期尚秀鏡、江俊峰、張建昭.汽油機(jī)缸內(nèi)直噴的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀.天律大學(xué)、2001年第3期ProspectofResearchSituationonGasolineDirectInjectionTechnology（schoolofTransportationandAutomotiveEngineering,XihuaUniversity,Chengdu610039China）Abstract：Thispaperintroducessomeadvantagesofgasolinedirectinjectiontechnology(GDI)comparedwithportfuelinjectedsystem(PFI)andtheresearchsituationoftheGDIenginebyworkingstatusoflayeredcontrolstrategy,torquecontrolstrategyandinjectinggasolinetimingcontrolstrategyetc.ItexpoundssomeproblemsappearedinthedevelopmentofGDIengineandpointsoutsomenewtechnologypotentialsofGDI.Keywords:Gasolineengine；Directinjection；Electroniccontrolstrategy;Technicalproblem;ForesightFSI燃油分層噴射中的稀薄燃燒技術(shù)

綜上所述，

以上三點(diǎn)只是對(duì)整體汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)而言，具體到某種機(jī)型會(huì)有所偏重。因?yàn)楦鞣N汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃方式的技術(shù)措施不完全一樣，甚至同一部發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下稀燃方式也會(huì)不完全一樣。有些著重缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及燃油分布的配合，重點(diǎn)在分層燃燒。有些著重加大點(diǎn)火能量、增快火焰?zhèn)鞑ニ俣群涂s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，重點(diǎn)在高能點(diǎn)火。

本田三菱雷諾的稀薄燃燒技術(shù)詳解本田飛度1.3匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上看起來(lái)沒(méi)有什么亮點(diǎn)，甚至有些落后??每缸兩氣閥設(shè)計(jì)，單頂置凸輪軸。但是本田卻宣稱它的這款發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)是世界同步的，甚至比它1.5的4氣閥VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)還要先進(jìn)，這是為什么呢？熟悉飛度的都知道，飛度1.3的這款發(fā)動(dòng)機(jī)被本田稱作i－DSI發(fā)動(dòng)機(jī)，之所以先進(jìn)，也就是這個(gè)i-DSI。那這個(gè)i－DSI有什么特殊呢？是不是本田在搞噱頭？從參數(shù)看，60千瓦的功率也卻是沒(méi)有什么值得夸耀的，這款發(fā)動(dòng)機(jī)顯然注重的不是高功率輸出。從本田的宣傳來(lái)看，i-DSI就是雙火花塞點(diǎn)火，它可以提高燃燒效率。其實(shí)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)真正的核心技術(shù)是“稀薄燃燒”技術(shù)，雙火花塞的設(shè)計(jì)只是為了實(shí)現(xiàn)這種“稀薄燃燒”所采用的手段而已。這篇文章，我們就來(lái)重點(diǎn)討論一下“稀薄燃燒”技術(shù)。這種技術(shù)的最大特點(diǎn)就是燃燒效率高，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，同時(shí)還可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。因?yàn)樵谙”∪紵臈l件下，由于混合氣點(diǎn)火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就更不容易發(fā)生，因此可以采用較高的壓縮比設(shè)計(jì)提高熱能轉(zhuǎn)換效率，再加上汽油能在過(guò)量的空氣里充分燃燒，所以在這些條件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。本田的i-DSI發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃技術(shù)。本田這款發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是比較少見的缸外稀薄燃燒技術(shù)，雖然沒(méi)有缸內(nèi)直噴先進(jìn)，但是相對(duì)于直噴發(fā)動(dòng)機(jī)而言成本低廉。

我們還是先來(lái)說(shuō)說(shuō)什么叫做稀薄燃燒吧。所謂稀薄燃燒，是指通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)混合氣的空燃比，讓混合氣在空燃比大于理論空燃比數(shù)值的狀態(tài)下燃燒。說(shuō)得直白一些，就是讓汽油在很稀的混合狀態(tài)下燃燒。我們知道，理論空燃比是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本參數(shù)，普通發(fā)動(dòng)機(jī)是不能隨便改變空燃比的，那如果要讓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，就必須具備兩個(gè)條件：首先，稀薄燃燒技術(shù)需要很強(qiáng)的點(diǎn)火能量。這一點(diǎn)很好理解，混合氣里面汽油的比例小了，混合氣被點(diǎn)燃就需要更大的能量，而i-DSI發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙火花塞設(shè)計(jì)，就能很好的滿足這一需求。其次，稀薄燃燒技術(shù)需要空氣能跟汽油充分混合。汽油在混合氣中的比例減小了，對(duì)于空氣與燃油的混合要求就更高了。如果燃油不能與空氣充分混合，當(dāng)火花塞點(diǎn)火的時(shí)候，遇到混合不均勻的混合氣中汽油更少的部分，點(diǎn)火將更加困難。本田給這款發(fā)動(dòng)機(jī)采用了傳統(tǒng)的2氣閥設(shè)計(jì)，因?yàn)?氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)能在混合氣進(jìn)入汽缸以后能較強(qiáng)的渦流，讓汽油跟空氣有更多混合的機(jī)會(huì)。i-DSI發(fā)動(dòng)機(jī)就是通過(guò)這些手段解決了稀薄燃燒的基本需求，實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒的。由于i-DSI是在普通缸外噴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，所以它更注重的是燃油經(jīng)濟(jì)性，而對(duì)于功率輸出，則沒(méi)有太大幫助。i－DSI發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)燃燒“更稀的混合氣”達(dá)到同等功率輸出的情況下，燃燒更少的汽油。換句話說(shuō)，就是讓汽油能夠更充分的燃燒，盡可能的讓所有的汽油都變成動(dòng)力釋放出來(lái)，從而降低燃油消耗。從本田的宣傳也能看出，對(duì)于飛度1.3，它一直宣稱的就是能達(dá)到同級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)中最低的燃油消耗（而沒(méi)有宣傳過(guò)動(dòng)力輸出）。三菱GDI汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)哈飛賽馬有一個(gè)很有趣的現(xiàn)象，在國(guó)內(nèi)最北端哈爾濱生產(chǎn)的汽車，卻在國(guó)內(nèi)的最南端廣東賣得好——與北方的銷售不溫不火相比，賽馬在廣東的銷量確實(shí)不錯(cuò)。除了廣東是日系車的天堂以外，還有一個(gè)很重要的原因，就是賽馬的原型車Dingo在廣東的近鄰香港口碑非常不錯(cuò)，無(wú)論是動(dòng)力性能還是經(jīng)濟(jì)性能，反映都非常好。其實(shí)，雖然外形幾乎完全一樣，賽馬和Dingo還是有本質(zhì)區(qū)別的，最大區(qū)別就在發(fā)動(dòng)機(jī)。香港市場(chǎng)上出售的Dingo裝配的1.5GDI是其最大的賣點(diǎn)。為何賽馬沒(méi)有裝配GDI發(fā)動(dòng)機(jī)呢？除了成本原因以外，還有沒(méi)有其他原因呢？熟悉三菱的人一般都知道GDI，這是三菱缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的英文縮寫，全稱是GasolineDirectInjection。三菱很早就開發(fā)了GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，是日系品牌中缸內(nèi)直噴技術(shù)的倡導(dǎo)者。目前，三菱已經(jīng)將GDI技術(shù)普及到不同平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)論是小排量的1.5L直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)還是大排量的4.5LV8發(fā)動(dòng)機(jī)，都有采用GDI技術(shù)的機(jī)型。三菱的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)稀薄燃燒技術(shù)，讓燃料消耗減少20%-35%，讓二氧化碳排放減少20%，而輸出功率則比普通的同排量發(fā)動(dòng)機(jī)10%。這些指標(biāo)看起來(lái)是非常誘人的，缸內(nèi)直噴真的這么神奇嗎？它的原理是什么？下面，我們就來(lái)討論一下這個(gè)問(wèn)題。缸內(nèi)直噴技術(shù)是稀薄燃燒技術(shù)的一個(gè)分支。與普通發(fā)動(dòng)機(jī)最大的不同之處就在于它的直接噴射系統(tǒng)。其實(shí)缸內(nèi)直噴并不是什么新鮮技術(shù)，在很多年以前，許多柴油發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了這種技術(shù)設(shè)計(jì)，而將它運(yùn)用在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，才屬于幾年的事情。簡(jiǎn)單的說(shuō)，缸內(nèi)直噴技術(shù)有兩大好處：1、發(fā)動(dòng)機(jī)能在火花塞點(diǎn)火之前把汽油直接噴射到高壓的燃燒室，同時(shí)在ECU的精確控制下，使混合氣體分層燃燒。這種技術(shù)可以讓靠近火花塞處的混合氣相對(duì)較濃，遠(yuǎn)離火花塞的混合氣相對(duì)較稀，從而更有效的實(shí)現(xiàn)“稀薄”點(diǎn)火和分層燃燒。2、由于汽油是直接被噴射到汽缸內(nèi)的，與傳動(dòng)的缸外噴射相比，混合氣體不需要經(jīng)過(guò)節(jié)氣閥，因此能減小節(jié)氣閥對(duì)混合氣體產(chǎn)生的氣阻。傳統(tǒng)的MPi（multi-pointinjection）缸外噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃料是被噴射到進(jìn)氣管當(dāng)中的。為了讓汽油被噴射到進(jìn)氣管以后有足夠的時(shí)間跟空氣混合，噴油器需要與氣門隔著一段距離，待汽油與空氣在這段空間充分混合以后，再被引入到汽缸當(dāng)中燃燒。對(duì)于這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如果將汽油直接噴射到汽缸內(nèi)，勢(shì)必會(huì)造成空氣與汽油沒(méi)有足夠的時(shí)間混合，這種沒(méi)有混合的氣體，顯然是不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火需求的。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)首先要解決的就是這個(gè)問(wèn)題。我們先來(lái)看看三菱是怎么樣解決的：這張圖就是GDI發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)MPI發(fā)動(dòng)機(jī)的不同結(jié)構(gòu)圖：

從圖上可以看出，與普通的缸外噴射發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，GDI采用的垂直進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)，并且在活塞頭部設(shè)計(jì)了一個(gè)凸起的形狀。采用了這種設(shè)計(jì)以后，當(dāng)活塞在進(jìn)行壓縮沖程的時(shí)候，汽缸內(nèi)會(huì)形成強(qiáng)大的渦流。此時(shí)將汽油被直接噴射到燃燒室內(nèi)，這股強(qiáng)大的渦流就能讓汽油跟空氣充分混合，從而解決了缸內(nèi)直噴燃油與空氣混合的問(wèn)題。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在壓縮行程的時(shí)候，氣缸內(nèi)的壓力是非常大的。這對(duì)于缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，普通的燃油泵就無(wú)法滿足需求了。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)重要特征就是它的燃油泵的供油壓力非常高，這樣才能將汽油有效的噴射到高壓的燃燒室內(nèi)。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油過(guò)程共分兩個(gè)階段，也就是兩次噴油。輔噴油階段：在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)氣行程時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)進(jìn)行一次噴油，這次噴油是輔噴油，噴油的數(shù)量不大，噴油的主要目的也不是為了點(diǎn)火燃燒。當(dāng)一定數(shù)量的汽油在進(jìn)氣行程被噴射到汽缸內(nèi)的時(shí)候，這部分少量的汽油會(huì)汽化揮發(fā)，我們都知道，液體的汽化和揮發(fā)是會(huì)吸收熱量的，這樣就能降低汽缸內(nèi)的溫度。氣缸內(nèi)的溫度低了，氣缸內(nèi)可以容納的氣體密度就會(huì)自然增大。所以這次噴油的后果在給氣缸降溫的同時(shí)，還可以提高進(jìn)氣密度，讓更多的空氣進(jìn)入到汽缸，而且能確保汽油跟空氣均勻的混合。

主噴油階段：第二次噴射是主噴油過(guò)程。當(dāng)活塞即將達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程的上止點(diǎn)時(shí)，在火花塞點(diǎn)火之前，會(huì)有一定量的汽油再次被噴出，這次噴射被成為主噴油。此時(shí)，活塞的凹面會(huì)使混合氣在火花塞周圍形成一個(gè)濃度較高的區(qū)域，這種相對(duì)較濃的混合氣能在火花塞點(diǎn)火的情況下被順利點(diǎn)燃，而周圍混合氣較稀的區(qū)域是無(wú)法被火花塞的火焰直接點(diǎn)燃的，它只能在中心區(qū)域成功燃燒以后，利用燃燒產(chǎn)生的能量同時(shí)點(diǎn)燃。由于采用了上述設(shè)計(jì)，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)能在40:1的超稀空燃比情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且它的空燃比能比普通缸外噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比更稀。這樣的好處是顯而易見的，在這種稀薄燃燒的情況下，燃料可以更加充分的燃燒，榨取每一滴燃油的所能產(chǎn)生的動(dòng)能，與此同時(shí)，由于燃燒充分，可以大幅度減少未燃燒的氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)里排出，從而獲得更低的排放。GDI的分兩段噴油除了實(shí)現(xiàn)上述好處以外，還能有效減小爆震的產(chǎn)生，從而可以采用更高的壓縮比，獲得更強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出。我們都知道，爆震的產(chǎn)生是因?yàn)槠變?nèi)溫度和壓力過(guò)高，從而導(dǎo)致混合氣自燃導(dǎo)致的，換句話說(shuō)，就是當(dāng)活塞行程還未達(dá)到點(diǎn)火提前角時(shí)，混合氣就開始燃燒。由于汽油的燃燒特性，普通發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比往往不能設(shè)計(jì)的太高，否則就很容易產(chǎn)生爆震。由于GDI的噴射是分兩個(gè)階段進(jìn)行的，第一階段的預(yù)噴射能在汽油揮發(fā)的作用下帶走大量缸內(nèi)熱量，降低汽缸溫度，因此能非常有效的減小爆震的機(jī)率。所以，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)可以采用高達(dá)12.5:1的壓縮比設(shè)計(jì)，從而有效的提高了功率輸出。GDI的氮氧化物排放：雖然GDI發(fā)動(dòng)機(jī)可以降低整體的廢氣排放污染，但是同時(shí)它有一個(gè)非常大的缺點(diǎn)，那就是氮氧化物的排放非常高。為了減小這類污染物的排放，需要采用有效的有針對(duì)性的三元催化裝置才能保證尾氣的排放達(dá)到環(huán)保部門的要求。但是在國(guó)內(nèi)，油品中的含硫量非常高，這種含硫量高的汽油燃燒后很容易產(chǎn)生硫化物，這種硫化物會(huì)讓催化器中毒，從而導(dǎo)致催化反應(yīng)失效，這樣一來(lái)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)高排放的氮氧化物無(wú)法得到還原處理。這也就是為何到目前為止，國(guó)內(nèi)沒(méi)有一款匹配GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的車型銷售（包括進(jìn)口汽車）的原因了。雷諾IDE(InjectionDirectESsence)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于三菱GDI發(fā)動(dòng)機(jī)在排放方面的缺陷，雷諾開發(fā)出了更好的解決辦法。雷諾的IDE發(fā)動(dòng)機(jī)是其首次在歐洲推出的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，它使用了另一種不同的設(shè)計(jì)徹底解決了三菱GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題。IDE仍然采用了空氣和燃油稀薄混合，但同時(shí)加大了EGR閥廢氣循環(huán)量。EGR是ExhaustGasRecirculation的縮寫，翻譯成中文就是廢氣再循環(huán)的意思。這項(xiàng)技術(shù)可以減小燃油消耗量，并且有效的降低燃燒溫度——這一點(diǎn)，就是它有效解決GDI發(fā)動(dòng)機(jī)排放問(wèn)題的根源。眾所周知，空氣主要是由氮?dú)?、氧氣、二氧化碳以及一些其他惰性氣體組成的。其中占比例最大的氮?dú)馐且环N非常穩(wěn)定的氣體，通常情況下很難被氧氣直接氧化。但是如果處在高溫高壓的情況下，平時(shí)十分穩(wěn)定的氮?dú)鈩t很容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而生成十分有害的氮氧化物。普通的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括上面提到的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，在其正常工作時(shí)，氣缸內(nèi)的工作環(huán)境正好是處于高溫高壓狀態(tài)，這樣一來(lái)，空氣和燃油混合的混合氣體燃燒以后很容易生成氮氧化物。這對(duì)于缸內(nèi)直噴的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，問(wèn)題尤為突出。由于缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比通常會(huì)設(shè)計(jì)得比較高，缸內(nèi)壓力比普通發(fā)動(dòng)機(jī)更大，從而更容易產(chǎn)生氮氧化物。我們都知道柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物通常會(huì)比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)高出許多，主要也就是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比高的緣故。在無(wú)法降低壓力的情況下（因?yàn)楦邏嚎s比是提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的必要手段），要減小氮氧化物的排放只能是通過(guò)降低氣缸內(nèi)的燃燒溫度。IDE發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，就是通過(guò)把一部分排出氣缸的廢氣再次引入到進(jìn)氣管內(nèi)跟新鮮的空氣和燃油混合燃燒，來(lái)降低燃燒室的溫度的。我們知道，燃燒完的廢氣是不能再燃燒的，這些廢氣被引入到氣缸內(nèi)以后，會(huì)占據(jù)一部分氣缸內(nèi)的有效體積，這個(gè)效果相當(dāng)于降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的排量，這樣自然能有效降低燃燒溫度，同時(shí)排放的廢氣自然就降低了。如果你不了解EGR廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，可能會(huì)不太理解，那我們下面就來(lái)詳細(xì)討論一下EGR的工作原理。上面已經(jīng)說(shuō)到，EGR是廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，它通過(guò)將部分排放的廢氣重新引燃燃燒室中燃燒，來(lái)達(dá)到一系列功效，如降低排放、提高經(jīng)濟(jì)性、降低燃燒室的溫度等等。那EGR系統(tǒng)是如何達(dá)到這些功效的呢？眾所周知，廢氣是不能再燃燒的，將廢氣引入到氣缸內(nèi)，就相當(dāng)于減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的排量。

比方說(shuō)，如果EGR引入10％的廢氣進(jìn)入氣缸，就會(huì)占據(jù)10％的氣缸容積，自然留給混和氣的容積就減少了10％，這種狀況下，也就相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的排量也就減小了10％。這種EGR系統(tǒng)是在ECU的控制下工作的，在全負(fù)荷工況（例如大力踩下加速踏板）的時(shí)候，EGR系統(tǒng)是不工作的。而在普通工況下，EGR系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)。這樣一來(lái)，匹配了EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)就相當(dāng)于一臺(tái)可變排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，在需要大馬力的時(shí)候是大排量發(fā)動(dòng)機(jī)，可以獲得足夠的動(dòng)力；在日常行車，不需要過(guò)多動(dòng)力的時(shí)候是小排量發(fā)動(dòng)機(jī)，可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性和更低的排放。普通發(fā)動(dòng)機(jī)配備EGR系統(tǒng)的時(shí)候，通常只有10％－15％的廢氣利用率，因?yàn)橐脒^(guò)多的廢氣會(huì)減小混和氣的濃度，導(dǎo)致混和氣難以點(diǎn)燃。雷諾IDE由于采用了缸內(nèi)直噴設(shè)計(jì)，可以引入達(dá)到25％的廢氣循環(huán)使用。那么IDE發(fā)動(dòng)機(jī)是怎么樣利用了25％的廢氣以后還能保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的呢？這得益于它的缸內(nèi)直噴系統(tǒng)。雷諾的IDE直噴系統(tǒng)與其他直噴發(fā)動(dòng)機(jī)最大的不同就是它的噴油器布置在氣缸蓋的中心，就是平常布置火花塞的位置。這套西門子的噴油器能噴射能噴射出高達(dá)100bar的高壓汽油，汽油直接進(jìn)入燃燒室于空氣混合。然后在火花塞周圍形成一個(gè)很濃的混合區(qū)域，其濃度足夠能被火花塞點(diǎn)燃，這樣才能實(shí)現(xiàn)25％的廢氣混合。除了精確噴射以外，普通發(fā)動(dòng)機(jī)在噴油時(shí)只能將汽油處理成霧狀的小液滴，因此進(jìn)入燃燒室的汽油的濃度是相同的，其結(jié)果是不能在火花塞周圍形成較濃的區(qū)域。IDE發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下，分三段調(diào)節(jié)EGR廢氣再循環(huán)量。在全負(fù)荷工況下，不引入廢氣進(jìn)行燃燒，這樣能最大程度的獲得功率輸出，這種情況下的工況與三菱的GDI是一樣的。雖然這個(gè)時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)也滿負(fù)荷工作，燃料消耗比較大，但與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比仍然能減少16％的燃油消耗。通過(guò)這些技術(shù)的采用，一臺(tái)1998CC排量的IDE發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出140匹的功率和200牛米的扭力。雖然排量相同的沒(méi)有配備IDE但配備了可變氣門正時(shí)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，也能輸出140匹的功率，但是它只能輸出188牛米的扭力。也許有人說(shuō)，為何不把可變氣門正時(shí)與IDE都匹配在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上？這種想法工程師不是沒(méi)有想到過(guò)，但是將可變氣門正時(shí)匹配在IDE發(fā)動(dòng)機(jī)上，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力輸出不平順。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的車型采用稀燃技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的，除了飛度1.3以外，還有去年剛剛上市的奧迪A62.0TFSI發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于大眾的FSI技術(shù)，我們將在另外一篇文章里專門討論。稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)概念

什么叫稀燃？顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。

要了解稀薄燃燒，就先要了解發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比。所謂空燃比是指在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程中吸入氣缸的空氣與燃油（汽油）重量之比，也就是說(shuō)，混合氣中的空氣與燃油的比例稱為空燃比。汽油與空氣混合燃燒時(shí)，空氣量過(guò)多或者過(guò)少都不能有效進(jìn)行燃燒。汽油完全燃燒所必需的空氣比例，可以根據(jù)理論計(jì)算得到，并稱之為理論空燃比。具體地講，一份汽油對(duì)14.7份空氣。因此理論空燃比為14.7。必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況改變空燃比。

在帶有三效催化轉(zhuǎn)化器的發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)必須調(diào)整到理論空燃比，14.7∶1。在部分帶節(jié)氣門開啟時(shí)，一般發(fā)動(dòng)機(jī)以較稀薄的混合氣，即空燃比在15－16∶1范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，但在稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，將以更為稀薄的混合氣，即空燃比大于18。

稀薄燃燒技術(shù)的最大特點(diǎn)就是燃燒效率高，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，同時(shí)還可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。因?yàn)樵谙”∪紵臈l件下，由于混合氣點(diǎn)火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就更不容易發(fā)生，因此可以采用較高的壓縮比設(shè)計(jì)提高熱能轉(zhuǎn)換效率，再加上汽油能在過(guò)量的空氣里充分燃燒，所以在這些條件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。

比較著名的三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)（GDI），可令混合比達(dá)到40:1。它采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨(dú)特方式產(chǎn)生強(qiáng)大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強(qiáng)并在氣缸內(nèi)形成縱向渦旋轉(zhuǎn)流。在高壓旋轉(zhuǎn)噴注器的作用下，壓縮過(guò)程后期被直接噴注進(jìn)氣缸內(nèi)的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴(kuò)散而是氣化。

這種混和氣被縱向渦旋轉(zhuǎn)流帶到火花塞附近，在火花塞四周形成較濃的層狀混和狀態(tài)。這種混合狀態(tài)雖從燃燒室整體來(lái)看十分稀薄，但由于呈現(xiàn)從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

大眾的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（FSI），則是采用了一個(gè)高壓泵，汽油通過(guò)一個(gè)分流軌道（共軌）到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。

本田最新的VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)也將采用稀燃技術(shù)。這款取名為VTEC－i2.0升發(fā)動(dòng)機(jī)將比一般本田發(fā)動(dòng)機(jī)省油20%，其特點(diǎn)是將VTEC技術(shù)與稀燃技術(shù)相結(jié)合，也是當(dāng)?shù)娃D(zhuǎn)速時(shí)令其中一組進(jìn)氣門關(guān)閉，在燃燒室內(nèi)形成一道稀薄的混合氣體渦流，層狀分布集結(jié)在火花塞周圍作點(diǎn)燃引爆，從而起到稀薄燃燒作用。

稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)

車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù)歸納起來(lái)有以下三個(gè)主要方面：

一、提高壓縮比

采用緊湊型燃燒室，通過(guò)進(jìn)氣口位置改進(jìn)使缸內(nèi)形成較強(qiáng)的空氣運(yùn)動(dòng)旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點(diǎn)火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。

二、分層燃燒

如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無(wú)法點(diǎn)燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過(guò)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周圍形成易于點(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。

為了提高燃燒的穩(wěn)定性，降低氮氧化物（NOx），現(xiàn)在采用燃油噴射定時(shí)與分段噴射技術(shù)，即將噴油分成兩個(gè)階段，進(jìn)氣初期噴油，燃油首先進(jìn)入缸內(nèi)下部隨后在缸內(nèi)均勻分布，進(jìn)氣后期噴油，濃混合氣在缸內(nèi)上部聚集在火花塞四周被點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)分層燃燒。

三、高能點(diǎn)火

高能點(diǎn)火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，燃燒速度增快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來(lái)達(dá)到上述目的。

稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)

1.對(duì)經(jīng)濟(jì)性的改善

隨著空燃比的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗明顯下降，這主要來(lái)自幾個(gè)方面的原因：首先是采用稀薄混合氣燃燒時(shí)循環(huán)熱效率提高。汽油機(jī)的實(shí)際循環(huán)接近于定容加熱循環(huán)，定容加熱循環(huán)的指示熱效率與壓縮比和絕熱指數(shù)的關(guān)系可以看到，提高工質(zhì)的絕熱指數(shù)和壓縮比有利于指示熱效率的提高。隨著空燃比的提高，空氣所占的量增加，因此工質(zhì)的絕熱指數(shù)逐漸接近于空氣的絕熱指數(shù)，理論上，在空燃比達(dá)到無(wú)限大時(shí)，熱效率達(dá)到最大值。另外，由于稀燃混合氣燃燒溫度低，燃燒產(chǎn)物的離解損失減小，并且降低了與氣缸壁面的傳熱，也使熱效率得以提高。由于稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)一般不受到高負(fù)荷時(shí)的爆燃極限的限制，可以采用較高壓縮比，有利于熱效率的提高。當(dāng)采用稀薄混合氣燃燒時(shí)，由于進(jìn)入缸內(nèi)空氣的量增加，減小了泵吸損失，這對(duì)汽油機(jī)部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的改善是很明顯的，同時(shí)也可以采用變質(zhì)調(diào)節(jié)，不用節(jié)氣門或是小節(jié)流，會(huì)大大較小泵吸損失，特別有利于改進(jìn)部分負(fù)荷性能。

2.對(duì)排放的改善

隨著空燃比的增加，由于采用稀的混合氣使燃燒溫度降低，NOx的排放明顯減少，同時(shí)燃燒產(chǎn)物中的氧成分有利于HC和CO的氧化，因此，HC和CO的排放也減小，然而，隨著空燃比增加到一定程度，由于燃燒速度的降低可能會(huì)使燃燒不完全，HC的排放會(huì)迅速增加。如果能合理地設(shè)計(jì)緊湊的燃燒室，并組織好空氣運(yùn)動(dòng)使燃燒在短時(shí)間內(nèi)完成，那么三種排放都可以大大減少。

稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的不足

根據(jù)稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在分層稀薄燃燒到均質(zhì)理論空燃比燃燒過(guò)程中，空燃比連續(xù)變化。因此，三效催化轉(zhuǎn)化器不能夠凈化排放氣體中的NOx。這是因?yàn)槿Т呋D(zhuǎn)化器要利用排氣中的HC或CO進(jìn)行NOx還原反應(yīng)的緣故。在稀薄燃燒中，在排放氣體中殘留很多氧氣，不能進(jìn)行NOx還原反應(yīng)。為了使NOx吸儲(chǔ)型催化劑獲得高效功能，其溫度必須保持在250-500℃范圍內(nèi)。當(dāng)超過(guò)這一溫度范圍發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到均質(zhì)理論空燃比燃燒，并通過(guò)三效催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行廢氣處理。

然而這又與燃油經(jīng)濟(jì)性下降相關(guān)，為此，必須增加廢氣冷卻裝置。

利用這種冷卻裝置，排放氣體通過(guò)NOx吸儲(chǔ)型催化轉(zhuǎn)化而被冷卻，由于稀薄燃燒的范圍寬，催化轉(zhuǎn)化器的壽命也延長(zhǎng)。然而，NOx吸儲(chǔ)型催化轉(zhuǎn)化器會(huì)受到硫侵蝕而中毒，所以必須把汽油中的含硫量盡量降低到最少。但是，如前所述，含硫低的汽油不是到處能供應(yīng)的。大眾汽車公司采取的措施是，把催化劑反應(yīng)溫度提高到650°以上，從而把附著在催化劑上的硫通過(guò)燃燒而加以消除。

在高速行駛時(shí)，能夠保持這樣高的催化劑溫度，但是，在城市內(nèi)行駛時(shí)則催化劑溫度下降，就不能燒除附著在催化劑的硫。為此，通過(guò)NOx傳感器監(jiān)視硫附著在催化劑上的程度，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況提高排放氣體的溫度。

作為其措施，一般采用點(diǎn)火正時(shí)延遲，盡管這樣做會(huì)引起燃油經(jīng)濟(jì)性惡化，但是為了凈化處理NOx，這是不得已而為之。

另外，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)由于噴射器的加入導(dǎo)致了對(duì)設(shè)計(jì)和制造的要求都相當(dāng)?shù)母?，如果布置不合理、制造精度達(dá)不到要求導(dǎo)致剛度不足甚至漏氣只能得不償失。

另外稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油品質(zhì)的要求也比較高。發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)——FSI和GDITony.Qian來(lái)源：蓋世汽車網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2021年8月18日一、FSIFSI是FuelStratifiedInjection的英文縮寫，意指燃油分層噴射。燃油分層噴射技術(shù)是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)利用電子芯片經(jīng)過(guò)計(jì)算分析精確控制噴射量進(jìn)入氣缸燃燒，以提高使發(fā)動(dòng)機(jī)混和燃油比例，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的一種技術(shù)。直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用類似于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的供油技術(shù)，通過(guò)一個(gè)高壓油泵泵提供所需的100bar以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內(nèi)的電磁燃油噴嘴。然后通過(guò)電腦控制噴射器將燃料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間直接注入燃燒室，通過(guò)對(duì)燃燒室內(nèi)部形狀的設(shè)計(jì)，讓混合氣能產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其他周邊區(qū)域有較稀的混合氣，保證了在順利點(diǎn)火的情況下盡可能的實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。與傳統(tǒng)技術(shù)把燃油噴入進(jìn)氣歧管的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)有：動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、功率和扭矩可以同時(shí)提升、燃油消耗降低。理論上，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)油三種工作方式：分層燃燒、均質(zhì)稀燃和均質(zhì)燃燒。1、分層燃燒的好處在于熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡可能多地轉(zhuǎn)化成工作能量。分層燃燒模式下節(jié)氣門不完全打開，保證進(jìn)氣管內(nèi)有一定真空度（可以控制廢氣再循環(huán)和碳罐等裝置）。這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩大小取決于噴油量，與進(jìn)氣量和點(diǎn)火提前角關(guān)系不大。分層燃燒模式在進(jìn)氣過(guò)程中節(jié)氣門開度相對(duì)較大，減少了一部分節(jié)流損失。進(jìn)氣過(guò)程中的關(guān)鍵是進(jìn)氣歧管中安置一翻版，翻版向上開啟（原理性質(zhì)，實(shí)際機(jī)型可能有所不同）封住下進(jìn)氣歧管，讓進(jìn)氣加速通過(guò)，與ω形活塞頂配合，相成進(jìn)氣渦旋。分層燃燒時(shí)噴油時(shí)間在上止點(diǎn)前60°至上止點(diǎn)前45°，噴射時(shí)刻對(duì)混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂?shù)陌伎觾?nèi)，噴出的燃油與渦旋進(jìn)氣結(jié)合形成混合氣?；旌蠚庑纬砂l(fā)生在曲軸轉(zhuǎn)角40°至50°范圍內(nèi)，如果小于這個(gè)范圍，混合氣無(wú)法點(diǎn)燃，若大于，就變成均質(zhì)狀態(tài)了。分層燃燒的空燃比一般在1.6-3之間。點(diǎn)火時(shí)，只有火花塞周圍混合狀態(tài)較好的氣體被點(diǎn)燃，這時(shí)周圍的新鮮空氣以及來(lái)自廢氣再循環(huán)的氣體形成了很好的隔熱保護(hù)，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點(diǎn)火時(shí)刻的控制也很重要，它只在壓縮過(guò)程終了的一個(gè)很窄的范圍內(nèi)。2、均質(zhì)稀燃模式混合氣形成時(shí)間長(zhǎng)，燃燒均勻，通過(guò)精確控制噴油，可以達(dá)到較低的混合氣濃度。均質(zhì)稀燃的點(diǎn)火時(shí)間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。均質(zhì)稀燃與分層燃燒的進(jìn)氣過(guò)程相同，油氣混合時(shí)間加長(zhǎng)，形成均質(zhì)混合氣。燃燒發(fā)生在整個(gè)燃燒室內(nèi)，對(duì)點(diǎn)火時(shí)間的要求沒(méi)分層燃燒那么嚴(yán)格。均質(zhì)稀燃的空燃比大于1。3、均質(zhì)燃燒則能充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，扭矩和功率高的特點(diǎn)。均質(zhì)燃燒進(jìn)氣過(guò)程中節(jié)氣門位置由油門踏板決定，進(jìn)氣歧管中的翻版位置視不同情況而定。當(dāng)中等負(fù)荷時(shí)，翻版依然是關(guān)閉的，有利于形成強(qiáng)烈的進(jìn)氣旋流，利于混合氣的形成與霧化。當(dāng)高速大負(fù)荷時(shí)，翻版打開，增大進(jìn)氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質(zhì)燃燒的噴油、混合氣形成與燃燒和均質(zhì)稀燃模式基本一樣。均質(zhì)燃燒情況下空燃比小于或等于1。二、GDIGDI是指缸內(nèi)直噴技術(shù)。缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)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，目前一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上所用的汽油電控噴射系統(tǒng)，是將汽油噴入進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣管道上，與空氣混合成混合氣后再通過(guò)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃作功；而缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)顧名思義是在氣缸內(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)，空氣則通過(guò)進(jìn)氣門進(jìn)入燃燒室與汽油混合成混合氣被點(diǎn)燃作功，這種形式與直噴式柴油機(jī)相似，因此有人認(rèn)為缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是將柴油機(jī)的形式移植到汽油機(jī)上的一種創(chuàng)舉。缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是油耗量低，升功率大?；旌媳冗_(dá)到40:1（一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的混合比是15:1），也就是人們所說(shuō)的“稀燃”。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。由于缸內(nèi)噴注壓縮比達(dá)到12，與同體積的一般發(fā)動(dòng)機(jī)相比功率與扭矩都提高了10％。三、FSI和GDI兩者關(guān)系分層燃燒技術(shù)和缸內(nèi)直噴技術(shù)一直是相關(guān)聯(lián)的。分層燃燒的真正目的是可以實(shí)現(xiàn)較稀混合氣的點(diǎn)燃，要實(shí)現(xiàn)分層燃燒，必須基于缸內(nèi)直噴，對(duì)于缸外噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)分層燃燒的。而設(shè)計(jì)缸內(nèi)直噴的主要目的則是為了實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，因此二者走到了一起。而發(fā)動(dòng)機(jī)的稀薄燃燒技術(shù)是為了讓混合氣更加充分燃燒，達(dá)到減低油耗和排放的目的。[技術(shù)剖析]發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)——FSI和GDI責(zé)任編輯：://car885[2021-01-2108:56:30]來(lái)源：auto.gasgoo一、FSIFSI是FuelStratifiedInjection的英文縮寫，意指燃油分層噴射。燃油分層噴射技術(shù)是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)利用電子芯片經(jīng)過(guò)計(jì)算分析精確控制噴射量進(jìn)入氣缸燃燒，以提高使發(fā)動(dòng)機(jī)混和燃油比例，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的一種技術(shù)。直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用類似于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的供油技術(shù)，通過(guò)一個(gè)高壓油泵泵提供所需的100bar以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內(nèi)的電磁燃油噴嘴。然后通過(guò)電腦控制噴射器將燃料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間直接注入燃燒室，通過(guò)對(duì)燃燒室內(nèi)部形狀的設(shè)計(jì)，讓混合氣能產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其他周邊區(qū)域有較稀的混合氣，保證了在順利點(diǎn)火的情況下盡可能的實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。與傳統(tǒng)技術(shù)把燃油噴入進(jìn)氣歧管的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)有：動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、功率和扭矩可以同時(shí)提升、燃油消耗降低。理論上，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)油三種工作方式：分層燃燒、均質(zhì)稀燃和均質(zhì)燃燒。1、分層燃燒的好處在于熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡可能多地轉(zhuǎn)化成工作能量。分層燃燒模式下節(jié)氣門不完全打開，保證進(jìn)氣管內(nèi)有一定真空度（可以控制廢氣再循環(huán)和碳罐等裝置）。這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩大小取決于噴油量，與進(jìn)氣量和點(diǎn)火提前角關(guān)系不大。分層燃燒模式在進(jìn)氣過(guò)程中節(jié)氣門開度相對(duì)較大，減少了一部分節(jié)流損失。進(jìn)氣過(guò)程中的關(guān)鍵是進(jìn)氣歧管中安置一翻版，翻版向上開啟（原理性質(zhì)，實(shí)際機(jī)型可能有所不同）封住下進(jìn)氣歧管，讓進(jìn)氣加速通過(guò)，與ω形活塞頂配合，相成進(jìn)氣渦旋。分層燃燒時(shí)噴油時(shí)間在上止點(diǎn)前60°至上止點(diǎn)前45°，噴射時(shí)刻對(duì)混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂?shù)陌伎觾?nèi)，噴出的燃油與渦旋進(jìn)氣結(jié)合形成混合氣?；旌蠚庑纬砂l(fā)生在曲軸轉(zhuǎn)角40°至50°范圍內(nèi)，如果小于這個(gè)范圍，混合氣無(wú)法點(diǎn)燃，若大于，就變成均質(zhì)狀態(tài)了。分層燃燒的空燃比一般在1.6-3之間。點(diǎn)火時(shí)，只有火花塞周圍混合狀態(tài)較好的氣體被點(diǎn)燃，這時(shí)周圍的新鮮空氣以及來(lái)自廢氣再循環(huán)的氣體形成了很好的隔熱保護(hù)，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點(diǎn)火時(shí)刻的控制也很重要，它只在壓縮過(guò)程終了的一個(gè)很窄的范圍內(nèi)。2、均質(zhì)稀燃模式混合氣形成時(shí)間長(zhǎng)，燃燒均勻，通過(guò)精確控制噴油，可以達(dá)到較低的混合氣濃度。均質(zhì)稀燃的點(diǎn)火時(shí)間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。均質(zhì)稀燃與分層燃燒的進(jìn)氣過(guò)程相同，油氣混合時(shí)間加長(zhǎng)，形成均質(zhì)混合氣。燃燒發(fā)生在整個(gè)燃燒室內(nèi)，對(duì)點(diǎn)火時(shí)間的要求沒(méi)分層燃燒那么嚴(yán)格。均質(zhì)稀燃的空燃比大于1。3、均質(zhì)燃燒則能充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，扭矩和功率高的特點(diǎn)。均質(zhì)燃燒進(jìn)氣過(guò)程中節(jié)氣門位置由油門踏板決定，進(jìn)氣歧管中的翻版位置視不同情況而定。當(dāng)中等負(fù)荷時(shí)，翻版依然是關(guān)閉的，有利于形成強(qiáng)烈的進(jìn)氣旋流，利于混合氣的形成與霧化。當(dāng)高速大負(fù)荷時(shí)，翻版打開，增大進(jìn)氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質(zhì)燃燒的噴油、混合氣形成與燃燒和均質(zhì)稀燃模式基本一樣。均質(zhì)燃燒情況下空燃比小于或等于1。二、GDIGDI是指缸內(nèi)直噴技術(shù)。缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)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，目前一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上所用的汽油電控噴射系統(tǒng)，是將汽油噴入進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣管道上，與空氣混合成混合氣后再通過(guò)進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃作功；而缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)顧名思義是在氣缸內(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)，空氣則通過(guò)進(jìn)氣門進(jìn)入燃燒室與汽油混合成混合氣被點(diǎn)燃作功，這種形式與直噴式柴油機(jī)相似，因此有人認(rèn)為缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是將柴油機(jī)的形式移植到汽油機(jī)上的一種創(chuàng)舉。缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是油耗量低，升功率大?；旌媳冗_(dá)到40:1（一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的混合比是15:1），也就是人們所說(shuō)的“稀燃”。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。由于缸內(nèi)噴注壓縮比達(dá)到12，與同體積的一般發(fā)動(dòng)機(jī)相比功率與扭矩都提高了10％。三、FSI和GDI兩者關(guān)系分層燃燒技術(shù)和缸內(nèi)直噴技術(shù)一直是相關(guān)聯(lián)的。分層燃燒的真正目的是可以實(shí)現(xiàn)較稀混合氣的點(diǎn)燃，要實(shí)現(xiàn)分層燃燒，必須基于缸內(nèi)直噴，對(duì)于缸外噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)分層燃燒的。而設(shè)計(jì)缸內(nèi)直噴的主要目的則是為了實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，因此二者走到了一起。而發(fā)動(dòng)機(jī)的稀薄燃燒技術(shù)是為了讓混合氣更加充分燃燒，達(dá)到減低油耗和排放的目的。汽油直噴技術(shù)，F(xiàn)SI是FuelStratifiedInjection的詞頭縮寫，意指燃油分層噴射。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃？顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。

優(yōu)點(diǎn)：在大幅提高了燃油的經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

缺點(diǎn)：對(duì)油品的要求十分苛刻。FSI特點(diǎn)是：能夠降低泵吸損失，在低負(fù)荷時(shí)確保低油耗，但需要增加特殊催化轉(zhuǎn)換器以有效凈化處理排放氣體。下面分別詳細(xì)闡述：FSI發(fā)動(dòng)機(jī)按照發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷工況，基本上可以自動(dòng)選擇2種運(yùn)行模式。在低負(fù)荷時(shí)為分層稀薄燃燒，在高負(fù)荷時(shí)則為均質(zhì)理論空燃比（14.6-14.7）燃燒。在這兩種運(yùn)行模式中，燃料的噴射時(shí)間有所不同，真空作動(dòng)的開關(guān)閥進(jìn)行開啟/關(guān)閉。在高負(fù)荷中所進(jìn)行的均質(zhì)理論空燃比燃燒中，燃油則是在進(jìn)氣沖程中噴射。理論空燃比的均質(zhì)混合氣易于燃燒，不必借助渦流作用，因此，由于進(jìn)氣阻力減少，開關(guān)閥打開。而在全負(fù)荷以外，進(jìn)行廢氣再循環(huán)，限制泵吸損失，由于直噴化而使壓縮比提高到12.1，即使在均質(zhì)理論空燃燒比混合氣燃燒中，仍能降低燃油耗。進(jìn)一步說(shuō)，在FSI發(fā)動(dòng)機(jī)中，在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間，作為第三運(yùn)行模式而設(shè)定均質(zhì)稀薄燃燒，在這種運(yùn)行模式中，燃油在進(jìn)氣沖程噴射，并且由于產(chǎn)生加速稀薄混合氣燃燒的縱渦流，開關(guān)閥被關(guān)閉。這時(shí)，阻礙燃燒的廢氣再循環(huán)（EGR）暫不進(jìn)行。與均質(zhì)理論空燃比燃燒不同的是，吸入空氣量超過(guò)燃油的噴射量。如上所述，根據(jù)FSI發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在分層稀薄燃燒到均質(zhì)理論空燃比燃燒過(guò)程中，空燃比連續(xù)變化。因此，三效催化轉(zhuǎn)化器不能夠凈化排放氣體中的NOx。這是因?yàn)槿Т呋D(zhuǎn)化器要利用排氣中的HC或CO進(jìn)行NOx還原反應(yīng)的緣故。在稀薄燃燒中，在排放氣體中殘留很多氧氣，不能進(jìn)行NOx還原反應(yīng)。為了使NOx吸儲(chǔ)型催化劑獲得高效功能，其溫度必須保持在250-500℃范圍內(nèi)。當(dāng)超過(guò)這一溫度范圍發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到均質(zhì)理論空燃比燃燒，并通過(guò)三效催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行廢氣處理。然而這又與燃油經(jīng)濟(jì)性下降相關(guān)，為此，必須增加廢氣冷卻裝置。利用這種冷卻裝置，排放氣體通過(guò)NOx吸儲(chǔ)型催化轉(zhuǎn)化而被冷卻，由于稀薄燃燒的范圍寬，催化轉(zhuǎn)化器的壽命也延長(zhǎng)。然而，NOx吸儲(chǔ)型催化轉(zhuǎn)化器會(huì)受到硫侵蝕而中毒，所以必須把汽油中的含硫量盡量降低到最少。但是，如前所述，含硫低的汽油不是到處能供應(yīng)的。大眾汽車公司采取的措施是，把催化劑反應(yīng)溫度提高到650°以上，從而把附著在催化劑上的硫通過(guò)燃燒而加以消除。在高速行駛時(shí)，能夠保持這樣高的催化劑溫度，但是，在城市內(nèi)行駛時(shí)則催化劑溫度下降，就不能燒除附著在催化劑的硫。為此，通過(guò)NOx傳感器監(jiān)視硫附著在催化劑上的程度，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況提高排放氣體的溫度。作為其措施，一般采用點(diǎn)火正時(shí)延遲，盡管這樣做會(huì)引起燃油經(jīng)濟(jì)性惡化，但是為了凈化處理NOx，這是不得已而為之。以上是我們?yōu)槟峁┑囊恍┢椭眹娂夹g(shù)(FSI)知識(shí)，如果還要了解更多的發(fā)動(dòng)機(jī)知識(shí)請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注共贏網(wǎng)的另一篇文章《什么是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)》2005/0851我國(guó)通用小型汽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)林漫群高翔賈濱景亞兵孫亞琴?gòu)堩橀愊３桑ㄌ旖虼髮W(xué)天津內(nèi)燃機(jī)研究所）摘要：針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的通用小型汽油機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其加以分類和簡(jiǎn)要介紹，并且對(duì)當(dāng)前國(guó)家正在進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)清理工作、主要的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)存問(wèn)題和新制定中的排放標(biāo)準(zhǔn)加以介紹。關(guān)鍵詞：通用小型汽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ThePresentSituationandDevelopmentTrendofTechnicalStandardsforChineseUniversalGasolineEngineLinManqunGaoXiangJiaBinJingYabingSunYaqinZhangShunYanXicheng(TianjinUniversityTianjinInternalCombustionEngineResearchInstitute)Abstract:ThepaperdescribesbrieflythetechnicalstandardforChineseuniversalsmallgasolineengines,withtheproblemsinthepresently-usedstandardsandtheformulationofnewstandardstouched.Keywords:UniversalsmallgasolineTechnologyStandard1現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)概述1.1標(biāo)準(zhǔn)清單我國(guó)現(xiàn)有通用小型汽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)22份，標(biāo)準(zhǔn)名單見表1。表1我國(guó)通用小型汽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)名單標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱GB/T15379—1995小型汽油機(jī)噪聲限值GB/T15786—1995林業(yè)用小型汽油機(jī)通用技術(shù)條件GB725—91內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制規(guī)則GB/T10398—1989小型汽油機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法GB/T10399—1989小型汽油機(jī)振動(dòng)評(píng)級(jí)GB3821—83中小功率內(nèi)燃機(jī)清潔度測(cè)定方法JB/T5135.1—2001通用小型汽油機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)方法JB/T5135.2—2001通用小型汽油機(jī)可靠性、耐久性試驗(yàn)與評(píng)定方法續(xù)表標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱JB8890—1999往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)安全要求JB/T6731.1—1993小型汽油機(jī)用化油器技術(shù)條件JB/T6731.3—1993小型汽油機(jī)用化油器產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制規(guī)則JB/T6024—1992小型汽油機(jī)化油器量孔型式及結(jié)構(gòu)尺寸JB/T5136—1991工程機(jī)械用汽油機(jī)技術(shù)條件JB/T5137—1991小型汽油機(jī)排氣消聲器技術(shù)條件JB/T5138—1991小型汽油機(jī)用化油器系列型譜JB/T5139—1991小型汽油機(jī)用磁電機(jī)系列型譜JB/T5141—1991小型汽油機(jī)排氣消聲器設(shè)計(jì)參數(shù)JB/T5144—1991工程機(jī)械用汽油機(jī)性能試驗(yàn)方法LY/T1077—1992175汽油機(jī)技術(shù)條件GN29—1981消防用小型汽油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法JB/T5135.3—2001通用小型汽油機(jī)技術(shù)條件JB/T9774—1999中小功率內(nèi)燃機(jī)清潔度限值的煩擾程度的一半，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)應(yīng)注意：a)了解噪聲排放、性能參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行中所體現(xiàn)出來(lái)的煩擾程度之間的相關(guān)性，使管理部門制定出有效的噪聲法規(guī)和最低許可限值。b)識(shí)別出每一種產(chǎn)品與噪聲最相關(guān)的參數(shù)，使管理部門制定出有效的噪聲法規(guī)成為可能。c)確定在噪聲觀測(cè)中，單個(gè)噪聲源和聯(lián)合噪聲源的影響，使減少噪聲煩擾程度的工作更加有效。d)保證使用產(chǎn)品一致性，避免機(jī)械產(chǎn)品在使用周期中噪聲增長(zhǎng)。在以上這些領(lǐng)域開展協(xié)作研究是非常重要的，這對(duì)噪聲控制策略開發(fā)和完善法規(guī)制訂將起到積極的推動(dòng)作用，對(duì)于歐洲的持續(xù)發(fā)展有著極大貢獻(xiàn)。（收稿日期2005-07-13）標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)522005/081.2標(biāo)準(zhǔn)類別特征從數(shù)量上看，通用小型汽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)為主，有14個(gè)，占64%，其次為國(guó)標(biāo)6個(gè)，占27%，林業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)和公安部標(biāo)準(zhǔn)各1個(gè)，共占9%，其數(shù)量分布情況見圖1。通用小型汽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)以機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)為主的原因在于其生產(chǎn)企業(yè)大多隸屬于機(jī)械行業(yè)，代表機(jī)械行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作自然會(huì)更多地涵蓋通用小型汽油機(jī)產(chǎn)品。1.3標(biāo)準(zhǔn)年代特征從標(biāo)準(zhǔn)制定的年代來(lái)看，80年代4個(gè)，90年代15個(gè)，2000年以后新發(fā)布的僅3個(gè)，其年代分布見圖2。當(dāng)前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最早為1981年，最近為2001年，跨度整整20年，但最近4年沒(méi)有發(fā)布新標(biāo)準(zhǔn)。分析通用小型汽油機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)隨年代變化趨勢(shì)須結(jié)合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化整體發(fā)展趨勢(shì)的大背景。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)一體化步伐的加快，我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總體水平偏低、標(biāo)準(zhǔn)老化、結(jié)構(gòu)不盡合理。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委從2004年開始清理國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，范圍涉及現(xiàn)有和計(jì)劃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。320個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員和相關(guān)的管理部門、6000多名專家參與了這項(xiàng)工作。2005年6月20日，歷時(shí)一年半的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)清理進(jìn)入公示階段。據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委提供的信息，第1批公示的經(jīng)過(guò)清理的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)劃項(xiàng)目占目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總量的83%。其中，2457項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將廢止，約9000項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將修訂或整合修訂，通用小型汽油機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目清理工作估計(jì)年底前進(jìn)入公示階段，經(jīng)清理后，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量將削減23%。1.4標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容特征通用小型汽油機(jī)各種標(biāo)準(zhǔn)所包含的內(nèi)容主要有：整機(jī)型號(hào)編制方法、通用技術(shù)條件、臺(tái)架性能、振動(dòng)、噪聲和零部件等。其中零部件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量占總數(shù)量的40%，比例最高，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容分布特征見圖3。型號(hào)編制規(guī)則屬于通用型規(guī)范，小汽油機(jī)的國(guó)標(biāo)主要內(nèi)容為振動(dòng)、噪聲和清潔度方面的內(nèi)容。在清潔度方面，國(guó)標(biāo)與機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有重疊。部分標(biāo)準(zhǔn)所涉及內(nèi)容與當(dāng)前的市場(chǎng)運(yùn)作和政府管理機(jī)制已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的脫節(jié)。2標(biāo)準(zhǔn)熱點(diǎn)問(wèn)題2.1通用小型汽油機(jī)的重要指標(biāo)——功率當(dāng)前通用小型汽油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)必須在產(chǎn)品說(shuō)明書上標(biāo)明關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，否則將被認(rèn)定為違規(guī)。作為動(dòng)力性指標(biāo)，功率是必須標(biāo)注的，功率的概念似乎不難理解，但當(dāng)前的情況沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。通用小型汽油機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，用途不同對(duì)其動(dòng)力要求不盡相同，有的要求長(zhǎng)時(shí)間工作，如水泵；有的短時(shí)間工作，如家用剪草機(jī)、修邊機(jī)等，一般使用1小時(shí)左右；有的要求工作時(shí)間更短，如伐木鏈鋸，幾分鐘就可以。面對(duì)如此復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，在機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5135.3—2001給出了持續(xù)功率、12h功率、1h功率、15min功率和最大功率5種標(biāo)定功率定義。當(dāng)前行業(yè)比較熟悉前4種定義，但存在著將最大功率與標(biāo)定功率相提并論的現(xiàn)象。圖3標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容分布特征整機(jī)型號(hào)1個(gè)安全1個(gè)振動(dòng)2個(gè)噪聲1個(gè)臺(tái)架性能4個(gè)清潔度2個(gè)零部件7個(gè)通用技術(shù)條件4個(gè)其它2個(gè)圖1通用小型汽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量分布國(guó)標(biāo)6個(gè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)14個(gè)16圖2通用小型汽油機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)年代分布1980’s年代814121064201990’s2000’s新標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)2005/0853在功率標(biāo)注問(wèn)題上不排除有些企業(yè)希望標(biāo)得大一些吸引消費(fèi)者，甚至有一種對(duì)最大功率的錯(cuò)誤解釋——“該企業(yè)所生產(chǎn)的同型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)中功率指標(biāo)曾經(jīng)達(dá)到過(guò)的最大值”。這種理解顯然不恰當(dāng)。上述標(biāo)準(zhǔn)中明確定義“最大功率”——通用小型汽油機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5min的標(biāo)定功率”。與“標(biāo)定功率”相平行的概念是“超負(fù)荷功率”，具體定義請(qǐng)參見標(biāo)準(zhǔn)原文。最大功率測(cè)量方法參見機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5135.1—2001中節(jié)的規(guī)定。簡(jiǎn)言之，認(rèn)為“最大功率”不屬于“標(biāo)定功率”以及“最大功率”不必每臺(tái)都達(dá)到這2種認(rèn)識(shí)都是不恰當(dāng)?shù)摹?.2通用小型汽油機(jī)可靠性與耐久性要求機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JB/T5135.2—2001通用小型汽油機(jī)可靠性、耐久性試驗(yàn)與評(píng)定方法》中有關(guān)可靠性要求累計(jì)運(yùn)行120h，耐久性要求連續(xù)運(yùn)行200h。該規(guī)定是當(dāng)前通用小型汽油機(jī)企業(yè)另一個(gè)關(guān)注的問(wèn)題。如前所述，通用小型汽油機(jī)的廣泛用途導(dǎo)致不同機(jī)器的設(shè)計(jì)使用壽命差異較大。例如，驅(qū)動(dòng)水泵的發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)壽命比較長(zhǎng)，家用剪草機(jī)在美國(guó)一般一個(gè)月用1～2次，每次30min到1h，每年有草的季節(jié)有4～6個(gè)月，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)只用1～2年便被廢棄掉，如此算下來(lái)該發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際使用時(shí)間不過(guò)30小時(shí)?？梢?，如現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不分用途一概要求120h可靠性和200h耐久性的做法欠妥，企業(yè)已經(jīng)有修訂該標(biāo)準(zhǔn)的意愿，現(xiàn)正在積極籌備中。2.2噪聲標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)于1986年12月發(fā)布了通用小型汽油機(jī)的噪聲限值國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBn264—86,于1995年修訂為GB15739—1995,自1996年5月1日起實(shí)施，又于2001年提出了新的修訂稿，至今還未批準(zhǔn)。修訂稿的適用范圍為≤30kW的往復(fù)活塞式通用小型汽油機(jī)，不包括摩托車用發(fā)動(dòng)機(jī)、舷外機(jī)等專用發(fā)動(dòng)機(jī)?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于非道路用車輛和機(jī)械噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，基本分成2類：1）噪聲測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，如：GB1859—2000往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)輻射的空氣測(cè)量工程法及簡(jiǎn)易法；2）噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)，如GB15739—1995小型汽油機(jī)噪聲限值；目前通用小型汽油機(jī)噪聲限值采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB15739—1995，適用范圍是功率為30kW以下汽油機(jī)產(chǎn)品，主要內(nèi)容為：噪聲類型、測(cè)量方法、適用于小型汽油機(jī)允許的噪聲限值。小型汽油機(jī)按其配套用途、使用環(huán)境，由生產(chǎn)廠規(guī)定其產(chǎn)品的噪聲類型。同一機(jī)型采用不同的消聲措施，可以屬于不同的噪聲類型：低噪聲型（用于發(fā)電機(jī)組及室內(nèi)環(huán)境使用的汽油機(jī)），高噪聲型（轉(zhuǎn)速大于7000r/min，有個(gè)人噪聲防護(hù)條件或用于野外作業(yè)的汽油機(jī)），一般型（除以上2種以外的汽油機(jī)）。如前所述，通用小型汽油機(jī)噪聲測(cè)試方法與限值分在2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)更新并不同步，GB15739—1995有關(guān)噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)所引用的測(cè)試方法——GB1859工程法和簡(jiǎn)易法在2000年修訂并代替了GB1859—1989和GB81940—1987。GB1859—2000等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO6789:1995，歐洲的相關(guān)法規(guī)也大多引用ISO標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)志著我國(guó)通用小型汽油機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法與國(guó)際接軌。在歐洲一般只對(duì)通用小型汽油機(jī)安裝到機(jī)具上以后的總成提出噪聲限值要求。2.4排放標(biāo)準(zhǔn)排放是當(dāng)前通用小型汽油機(jī)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)目前尚未發(fā)布適用于通用小型汽油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)，排放領(lǐng)域存在一個(gè)現(xiàn)象——企業(yè)對(duì)非道路通用小型汽油機(jī)排放控制領(lǐng)先于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂進(jìn)程，這在汽車和摩托車領(lǐng)域是不多見的，當(dāng)前通用小型汽油機(jī)出口歐美是其動(dòng)因，目前我國(guó)通用小型汽油機(jī)部分產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)美國(guó)和歐洲的排放認(rèn)證。國(guó)家環(huán)?？偩?004年開始著手調(diào)研國(guó)外排放和噪聲等環(huán)保強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)體系，調(diào)研發(fā)現(xiàn)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在嚴(yán)格控制道路車輛排放的同時(shí)于10年前開始關(guān)注非道路發(fā)動(dòng)機(jī)排放問(wèn)題，并且發(fā)布和實(shí)施了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。2004年受國(guó)家環(huán)保總局委