基于進氣道燃油噴射和缸內燃油直接噴射策略的汽油機排放和燃油經濟性的分析

基于進氣道燃油噴射和缸內燃油直接噴射策略的汽油機排放和燃油經濟性的分析

隨著汽車排放法規日益嚴格，開發出了雙噴射系統（組合端口噴射和直接燃油噴射）、分體噴射策略（單次和多次直接燃油噴射）以及使氣缸內產生強烈空氣運動的不同進氣系統等解決方案。這些解決方案的目的是在均勻性和溫度方面改善缸內混合物的制備情況，從而改善發動機燃燒質量，提高發動機的熱效率和燃油經濟性，同時降低發動機排放。介紹了基于雙噴射系統小型單缸直噴汽油機的燃燒過程、燃燒效率和排放情況。為改善其燃燒過程，結合進氣道端口噴射（PFI）和缸內后期燃油直接噴射（DI）策略進行了大量試驗。試驗選擇了幾個穩態點來表征典型發動機的使用條件，逐漸改變直接噴射正時以找到最佳噴射正時，從而獲得最佳缸內條件，最終在發動機不同轉速和負荷條件下實現最佳效率。

介紹了汽油缸內直噴汽油機在單一早期DI和PFI/后期DI兩種噴射策略下燃燒過程、燃油經濟性和排放情況。在第1種噴射策略中，早期使用單一DI來實現燃油混合物內各種成分混合均勻；在第2種噴射策略中，當進氣門關閉時，使用進氣道燃油噴射器將70%的燃油噴入進氣歧管，剩余的30%燃油在壓縮沖程后期通過具有中空錐形噴霧器的壓電噴射器直接噴入氣缸中。研究結果表明：①在PFI/后期DI工作期間，后期DI噴射定時直接影響汽油機燃燒過程、燃油經濟性和排放；②當后期DI使用最佳噴射正時時，將使火焰傳播更快，爆震燃燒趨勢更小，燃燒過程可在上止點（TDC）附近發生，以獲得最大效率；③若后期DI延遲，則CO和PM排放量則增加；④在排放方面，與單一早期DI相比，PFI/后期DI在1000r/min、0.883MPa條件下凈燃油消耗率（NISFC）顯著降低，約降低 9%；⑤在 2000r/min和3000r/min條件下，由于燃燒效率較低，因此采用PFI/后期DI的NISFC汽油機效率比采用單一早期DI汽油機略高；⑥與單一早期DI汽油機相比，PFI/后期DI汽油機產生的PM排放顯著降低，CO排放量較高，UHC排放較低。

Reza Golzari et al SAE 2016-01-2174.

編譯：張帥