缸内直喷技术在小型汽油机上的应用研究.pdf

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1、第1期(总第186期)车用发动机No．1(SerialNo．186)2010年2月VEHICLEENGINEFeb．2010缸内直喷技术在小型汽油机上的应用研究薛云，刘伍权，赵麒(1．军事交通学院汽车工程系，天津300161；2．浙江大学动力机械及车辆工程研究所，浙江杭州310027)摘要：在1台单缸发动机上进行了汽油缸内直喷研究，设计了燃油供应系统、燃油电控喷射及台架测试系统。对部分台架试验结果进行研究分析，结果表明：改装的小型缸内直喷汽油机动力性能和排放性能均有明显改善；喷射时刻对排放有重要影响；在缸内直喷分层难以实现时，缸内直喷均质混合方式也是可行

2、的研究开发方向。关键词：汽油机；缸内直喷；喷油定时；排放中图分类号：TK413．8．文献标志码：B文章编号：1001—2222(2010)01—0041—03近年来环境污染日益严重，能源危机愈演愈烈，1．1燃油供应系统因而降低发动机的排放、提高燃油经济性成为目前采用汽油机缸内直喷技术首先要解决的是汽油内燃机工作者的当务之急。目前，绝大多数汽车采喷射压力问题。由于汽油直接喷入气缸，其本身的用进气道多点喷射汽油机，由于在进气道处混合气蒸发雾化以及与空气的混合时间必然减少，加之缸形成过程中汽油不能完全雾化、混合气质量欠佳，导内压力大大高于进气道，喷射压力过低会

3、造成油滴致发动机燃烧不充分、冷起动排放和燃油经济性较Sauter平均直径(SMD)过大，燃油雾化混合不良，差。汽油缸内直接喷射(GDI)与进气道喷射(PFI)影响发动机的正常运行。试验用燃油供应系统见图迥然不同，其工作过程与柴油机类似，将汽油直接喷1，该系统采用液压方式实现对燃油的增压，具体工射到气缸里，通过相应的控制手段，可大大提高发动作原理如下：汽油从油箱出来，通过初级增压泵和单机的燃油经济性和动力性能，同时大幅度降低排放，向阀进入燃油增压缸中，液压缸推动增压缸活塞对其经济效益和社会效益明显，有着广阔的应用前景，汽油进行增压，增压后的汽油由单向阀进入

4、喷油管已成为车用汽油机一个重要的发展方向E1-z~。目前，道。为保持喷油管路中压力恒定，减小波动，采用两三菱，丰田，福特，奔驰，AVL，FEV等许多国外汽车套增压缸交替压公司和研究机构都开发了比较成熟的GDI机型和缩，使喷油管路中产品_3]。本研究在1台单缸发动机上应用汽油缸内的汽油压力保持直喷系统，进行了发动机动力性能和排放性能研究，稳定状态。经试并对部分台架试验结果进行了分析。验验证，这种液压增压的燃油供应1试验系统系统能保证燃油试验系统主要由燃油供应系统、燃油电控喷射的持续高压供应，及台架测试系统组成。实现汽油机缸内直喷的基本压力波动很小，压喷射压

5、力要达到4～13MPal3]，因此，燃油供给系统力调整范围大，为要为喷油器提供恒定的高压压力源；电控喷射系统2～12MPa。根据各个传感器的信号，经过计算和处理，按照设定实现汽油机的程序来控制喷油器的喷油量以及点火提前角，从缸内直喷的另一而控制发动机的运行；台架测试系统用来记录发动个关键是燃料喷机的运行参数，并为发动机在线优化控制提供数据射装置的设计。基础。图1燃油供应系统根据理论分析，要收稿日期：2009—09—06；修回日期：2009—12—20作者简介：薛云(1978一)，男，硕士，主要研究方向为军用动力性能研究；xueyun2000@sohu．c

6、om。·42·车用发动机2010年第1期提高燃油雾化质量，减小贯穿度，内开旋流式喷油嘴角15。CA，使用9O号汽油，为适应缸内喷射，对发是最佳选择。国内GDI汽车不多，此类喷油嘴制造动机的缸盖进行了改造，压缩比为6．95，缸内喷射技术还不成熟，购买不方便且价格高。本研究采用压力为8．0MPa。电磁阀作为控制阀，结合改造的轴针式柴油机喷油2．1缸内直喷汽油机与原机性能的比较嘴开发了燃料喷射装置。此高速电磁阀的最高开启2．1．1动力性对比压力大于10MPa，且流量较大，通过软件编程可方图3示出了发动机在装用缸内直喷系统前后外便地对喷油量和喷油定时进行精确控制

7、，实际使用特性(扭矩)的对比。由图3可以看出，在高转速高能完全满足要求。负荷下，汽油缸内直喷方式输出扭矩明显高于化油1．2燃油电控喷射及台架测试系统器方式，在2930r／min附近高出6．7％。原因是缸电控喷射及测试系统原理见图2，试验控制系内直喷提高了充气效率且燃料供应充足，避免了化统的核心是PC机，PC非常适合实验室条件下的修油器喉口造成的进气节流损失。扭矩在中低转速时改和调试过程，并且具有很好的延续性。略有降低，这主要是因为在中低转速时缸内直喷系PC机主要起到电控单元(ECU)的功能，与之统采用后期喷射以期工作在分层稀薄燃烧条件下，相配合的是一块P

8、CL-812PG数据采集卡，该卡整但实际却未获得良好的效果，缸内复杂的流场影响合