全时直喷压燃技术的研究

全时直喷压燃技术的研究

汽油压缩点火燃烧系统的发展，正是为了满足转速-载荷MAP图上的全时操作。低温燃烧主要是通过使用多后点喷射技术（MLI），增大进气压力，以及拥有效率高、NOx和微小颗粒排放低等特点的废气再循环技术（EGR）来实现的。相对地延长点火延迟和提高罗恩91汽油泵的灵活性，再加上先进的喷射系统和可变气门驱动等方法，这些混合的分层控制方法降低了发动机燃烧噪声。

选用一台GDCI发动机进行了测试。在转速-载荷MAP图上允许的操作范围内，利用试验设计和响应面模型来评估喷射策略、喷油器设计以及各种气门升程。在低负荷工况下，具体的尾气排放策略被用于促进自燃和维持排放气体的温度。在中等负荷工况下，三重喷射策略能够产生很高的热效率，这也是期望的最好结果。放热分析表明，热损失会明显降低。在高负荷工况下，推迟进气门关闭时刻策略能够降低有效压缩比。对于以上所有的测试，都是保持进入空气的温度在50℃。

燃油喷射、混合和燃烧的三维CFD模拟仿真，有助于很好地理解尾气的形成过程。多点滞后喷射和适当的燃油压力能够降低喷射雾化率、加快油气混合速度。燃油喷射器自身有一个喷雾室，可以使用速率管来测量燃油喷射速度。

测试结果表明，GDCI发动机的ISFC值非常低。当发动机转速达到2000r/min、平均有效压力值（IMEP）达到1.1MPa时，能够测量到的最小ISFC值为181g/kWh。当IMEP在0.2～1.8MPa的范围内时，发动机排放气体中的NOx和微小颗粒会低于0.2g/kWh、烟度0.1这一目标值。同时也表明，对这些物质进行一些相应的后处理，可能会使其减少或完全消除。测试也表明，有效地控制喷射过程能够降低燃烧噪声。通常燃烧噪声水平使用几个噪声指标进行评价。对排放气体中微粒大小分布的检测表明，粒子数量较小，特别是对于燃油提前喷射且缸内漩涡较低的发动机。

结果表明，全时GDCI发动机使用罗恩91汽油并在适当的喷射压力下喷射燃油，这种提高燃油效率的方法具有潜在的可行性。虽然需要更多的开发工作，但基于当前这些概念会发现，GDCI动力系统有很大的实用潜力。

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

编译：罗家庆