第44卷 第7期2010年7月
西 安 交 通 大 学 学 报
JOURNALOFXI ANJIAOTONGUNIVERSITY
Vol.44 !7Jul.2010
缸内直喷汽油机复合燃烧技术
牟江峰,刘德新,舒歌群
(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,300072,天津)
摘要:针对缸内直喷汽油机(GDI)存在的主要排放未燃HC和NOx问题,提出了燃烧理论空燃比的复合喷射燃烧技术,运用了废气再循环(EGR)分层技术.复合喷射通过稳压腔辅助喷射燃油和缸内直接喷射燃油,使缸内形成准均质混合气,以满足各种工况下GDI对混合气的要求.在负荷由小到大直至满负荷的范围内都可避免出现过稀区、过浓区,这利于燃烧并减少HC排放;利用在进气管上设计的独特的废气通道,通过滚流分层充气方法,将进气冲程再循环的废气和油气分层,以形成废气 油气 废气馅饼状分层,从而提高了废气再循环率,降低了NOx排放.两种技术的结合,可以解决GDI发动机存在的主要排放问题.实验证明:复合燃烧系统与EGR分层充气技术的有效结合,可以在各种工况下降低NOx排放,降低量为61%;可以降低冷启动时的HC排放,降低量至少为50%.
关键词:缸内直喷;理论空燃比;进气歧管;复合燃烧;废气再循环中图分类号:TK411+.29 文献标志码:A 文章编号:0253 987X(2010)07 0014 05
ACompoundCombustionTechnologyforGasolineDirectInjectionEngine
MOUJiangfeng,LIUDexin,SHUGequn
(StateKeyLaboratoryofEngines,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)
Abstract:Acombustiontechnologywithstoichiometricair fuelratiousingcompoundinjectionandexhaustgasrecirculation(EGR)stratificationwasproposedtosolvetheproblemofunburnedHCandNOxemissioningasolinedirectinjection(GDI)engines.Thequasi homogenouschargecanbeformedbycompoundinjectiontechnique,i.e.,plenuminjectionandcylinderdirectinjec tion,toreducetheHCemission.Adoptingtheuniquedesignoftheexhaustpassageintheintakemanifold,therecirculatedexhaustgasandfuelcanbestratifiedintheintakestroketoachievethehigherEGRrate,leadingtothelowerNOxemission.TheexperimentalresultsshowthattheNOxemissionunderalloperatingconditionsandtheHCemissionduringcold startcoulddecreasebyupto61%and50%,respectively,withthecombinationofthecompoundcombustionsystemandtheEGRtechnology.
Keywords:gasolinedirectinjection;stoichiometricair fuelratio;airintakemanifold;compound
combustion;exhaustgasrecirculation 缸内直喷发动机以其经济性上的优势成为目前汽油机发展的主要研究方向之一.但是,由于所需的稀燃催化剂尚未成熟,因而造成了NOx排放量高、分层稀燃混合气难以控制、中小负荷未燃碳氢(UB HC)较高等问题.从总体上讲,稀燃缸内直喷汽油机
(GDI)发动机的这些排放要高于传统的工作在化学计量比下的三元催化剂的气道喷射汽油机.鉴于
上述问题,从2000年以后,欧洲开始采用以均质混合气和理论空燃比(均质当量比)为特征的技术路线.这条技术路线的难点是,需在很短的时间内形成
[1]
收稿日期:2009 12 08. 作者简介:牟江峰(1981-),男,博士生;刘德新(联系人),男,副教授. 基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2006AA110108).