全時直噴壓燃技術的研究

全時直噴壓燃技術的研究

汽油壓縮點火燃燒系統的發展，正是為了滿足轉速-載荷MAP圖上的全時操作。低溫燃燒主要是通過使用多后點噴射技術（MLI），增大進氣壓力，以及擁有效率高、NOx和微小顆粒排放低等特點的廢氣再循環技術（EGR）來實現的。相對地延長點火延遲和提高羅恩91汽油泵的靈活性，再加上先進的噴射系統和可變氣門驅動等方法，這些混合的分層控制方法降低了發動機燃燒噪聲。

選用一臺GDCI發動機進行了測試。在轉速-載荷MAP圖上允許的操作范圍內，利用試驗設計和響應面模型來評估噴射策略、噴油器設計以及各種氣門升程。在低負荷工況下，具體的尾氣排放策略被用于促進自燃和維持排放氣體的溫度。在中等負荷工況下，三重噴射策略能夠產生很高的熱效率，這也是期望的最好結果。放熱分析表明，熱損失會明顯降低。在高負荷工況下，推遲進氣門關閉時刻策略能夠降低有效壓縮比。對于以上所有的測試，都是保持進入空氣的溫度在50℃。

燃油噴射、混合和燃燒的三維CFD模擬仿真，有助于很好地理解尾氣的形成過程。多點滯后噴射和適當的燃油壓力能夠降低噴射霧化率、加快油氣混合速度。燃油噴射器自身有一個噴霧室，可以使用速率管來測量燃油噴射速度。

測試結果表明，GDCI發動機的ISFC值非常低。當發動機轉速達到2000r/min、平均有效壓力值（IMEP）達到1.1MPa時，能夠測量到的最小ISFC值為181g/kWh。當IMEP在0.2～1.8MPa的范圍內時，發動機排放氣體中的NOx和微小顆粒會低于0.2g/kWh、煙度0.1這一目標值。同時也表明，對這些物質進行一些相應的后處理，可能會使其減少或完全消除。測試也表明，有效地控制噴射過程能夠降低燃燒噪聲。通常燃燒噪聲水平使用幾個噪聲指標進行評價。對排放氣體中微粒大小分布的檢測表明，粒子數量較小，特別是對于燃油提前噴射且缸內漩渦較低的發動機。

結果表明，全時GDCI發動機使用羅恩91汽油并在適當的噴射壓力下噴射燃油，這種提高燃油效率的方法具有潛在的可行性。雖然需要更多的開發工作，但基于當前這些概念會發現，GDCI動力系統有很大的實用潛力。

Mark C.Sellnau et al.SAE 2012-01-0384.

編譯：羅家慶