基于双喷射系统的缸内直喷汽油机燃烧和排放特性



基于双喷射系统的缸内直喷汽油机燃烧和排放特性

改变喷射比，研究采用了双喷射系统的4节气门缸内直喷发动机的燃烧特性和排放特性。当直喷喷射比增加时，稀薄极限A/F扩大。这表明进气口喷射和直喷结合的双喷射系统汽油机能够满足严格的车辆排放和燃油经济性的要求。双喷射系统相比传统系统或直喷系统具有更高的燃烧压力。采用双喷射系统的缸内直喷汽油机功率高于单喷射的缸内直喷汽油机。然而，相比进气口喷射和直喷系统，双喷射系统的NOx排放增加。

双喷射发动机系统包括分别安装在进气口和发动机气缸上的两个喷射器。该系统通过实现分层稀薄燃烧可以保留直喷发动机的优点，而进气口喷射系统可以减少直喷发动机的缺点。研究了双喷射系统喷射比和喷射时刻对系统燃烧和排放特性的影响。提出最佳喷射比和喷射时刻的工况，以实现在火花塞周围产生分层混合燃油来完成稀薄燃烧。考虑到喷射比和喷射时刻的重要性，通过一维仿真分析研究直喷喷射比对稀薄燃烧性能的影响。仿真表明，仿真技术对预测稀薄燃烧性能十分有效，节省了分析各种参数对稀薄燃烧特征影响的时间。

将直喷策略及进气口喷射和直喷结合的策略应用于稀燃汽油机。通过改变直喷比率研究稀薄极限A/F和燃烧特性。获得以下结论。

（1）相比喷嘴燃油喷射系统，双喷射系统下的稀薄极限A/F提高54%。与直喷系统相比，双喷射系统下稀薄极限A/F提高27%。

（2）不仅可以通过增加直喷喷射比扩大稀薄极限A/F，还可以通过将直喷喷射时刻设置接近上止点来扩大稀薄极限A/F。因此分层混合对于扩大稀薄极限A/F十分有效。

（3）采用直喷策略（包括将进气口喷射和直喷结合的策略），会增加燃烧压力。

（4）随着直喷注入燃油的增加，CO和NOx排放增加。当直喷注入大于40%，THC排放趋于增加。分层情况下燃烧室壁面容易变得湿润。

刊名：Petroleum Science（英）

刊期：2014年第11期

作者：Byungdeok In et al

编译：王欣欣