【正文】 A/F梯度分布：靠燃燒室內(nèi)組織的氣流與噴射方式配合實(shí)現(xiàn)。 ? 分層燃燒方式分類：根據(jù)燃料噴射方式分為 ? 進(jìn)氣道噴射式和缸內(nèi)直噴式兩種 。 （ 1）進(jìn)氣道噴射式分層給氣燃燒方式 根據(jù)缸內(nèi)氣流特性分為：軸向分層燃燒方式 橫向分層燃燒方式 1．軸向分層稀薄燃燒 關(guān)鍵技術(shù)：噴射時(shí)期與缸內(nèi)氣流的匹配 ?A/F可達(dá) 22 晚噴，配合缸內(nèi)強(qiáng)列渦流，實(shí)現(xiàn) A/F的軸向梯度分布 進(jìn)氣初期只有空氣進(jìn)入氣缸?強(qiáng)烈渦流 氣門(mén)達(dá) hmax時(shí)噴油，靠渦流 ?上濃下稀分層 徑向分量 軸分量大時(shí) ?軸向分層 2．橫向分層稀薄燃燒 ? 利用 4氣門(mén)機(jī)構(gòu)，采用滾流式進(jìn)氣道，配合活塞頂結(jié)構(gòu)形狀，形成滾流。 ? 噴油器安裝在進(jìn)氣支管，向兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)之間噴油，火花塞布置在氣缸中央 ? 滾流的引導(dǎo)下濃混合氣經(jīng)過(guò)火花塞；而火花塞兩側(cè)為純空氣， ?形成以火花塞為中心的橫向混合氣濃度梯度分布 A/F=23，經(jīng)濟(jì)性 ?6~8%， NOx?80% (2) 缸內(nèi)直接噴射（ GDI）式稀薄燃燒 ?GDI燃燒系統(tǒng)與 PFI的比較 ? PFI：保留節(jié)氣門(mén)；進(jìn)氣道噴射形成油膜；稀燃范圍有限。 ? GDI：將噴油器安裝在氣缸蓋上直接向燃燒室內(nèi)噴油。 ?更容易控制缸內(nèi)混合氣形成。 通過(guò)噴射時(shí)期的控制可實(shí)現(xiàn)均質(zhì)混合氣燃燒、分層稀薄燃燒以及HCCI 1． GDI混合氣形成機(jī)理 ?關(guān)鍵技術(shù)：進(jìn)氣系統(tǒng)和燃燒室形狀 ?缸內(nèi)滾流； 高壓噴射 ?控制噴霧與缸內(nèi)氣流配合； 火花塞及噴射位置匹配 ?分層混合氣的形成方式 3 ~5MPa 噴油器中央布置 +渦流 火花塞中央布置 +渦流 滾流為主 擠流為主 2． GDI燃燒方式的特點(diǎn) ? ?氣缸壓力 ?推遲點(diǎn)火提前角，放熱速率 ?，放熱持續(xù)時(shí)間 ? ? ?質(zhì)調(diào)節(jié)，取消節(jié)氣門(mén) ?泵氣損失 ?。 ? 油霧缸內(nèi)蒸發(fā) ?燃燒室壁面 T?，傳熱損失 ?。??v， ??， ??t。 ? 分層混合燃燒，外圍稀混合氣對(duì)火焰起隔熱作用，?傳熱損失。 ? 混合氣易分層 ?穩(wěn)定分層稀燃 ?接近空氣循環(huán)。 ? A/F控制及過(guò)渡工況控制更精確。 ? 因車用發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況對(duì) A/F要求不同： ?稀燃工況范圍只限于中小負(fù)荷區(qū)。 ?大負(fù)荷或全負(fù)荷區(qū)：進(jìn)氣行程中噴油 ?目標(biāo)空燃比 ?實(shí)現(xiàn) 均勻混合氣 ?在中小負(fù)荷區(qū)：壓縮行程后期噴油 ?上濃下稀的分層混合氣。 螺旋進(jìn)氣道或?qū)馄??進(jìn)氣渦流 順著氣流噴油，噴射壓力 2MPa 氣流外緣形成較濃混合氣 ?火花塞安裝 位置 3．典型的 GDI分層稀燃系統(tǒng) ① TCCS燃燒系統(tǒng)（ Texaco controlled bustion process） 燃?xì)怏w和未燃?xì)怏w靠密度差分離 ② GDI滾流分層稀燃系統(tǒng) ?三菱 4G型汽油機(jī)： 早噴射 晚噴射 縱向直進(jìn)氣道 +半球形燃燒室 ?強(qiáng)烈的反滾流 ?與噴霧配合，分層 ?A/F=40， ?=12 ?豐田 D4型汽油機(jī)： 通過(guò)噴射方式的有效控制和燃燒室內(nèi)渦流的優(yōu)化匹配 ?實(shí)現(xiàn) A/F=50穩(wěn)定燃燒 2）稀薄燃燒控制 ?主要控制目的：精確控制 A/F，使汽車百公里油耗最低；同時(shí)降低排放 ?關(guān)鍵技術(shù)： A/F精確控制在 ?Ttq允許的范圍內(nèi) ?控制方法 ?空燃比反饋控制法：由 A/F傳感器反饋控制。 空燃比傳感器 ?在 ZrO2固體上施加電壓時(shí)，產(chǎn)生與排氣中的 O2濃度成比例的 O2離子的移動(dòng)，從而形成電流，即 pplTSpDCIOO22011ln?????? ? 氣缸壓力反饋控制法： 通過(guò)氣缸壓力傳感器 ?檢測(cè)每循環(huán)缸壓， ?求?Ttq， ?A/F反饋控制 ?使 ?Ttq限制在允許范圍內(nèi) 步驟： ? 規(guī)定曲軸位置上測(cè)缸壓 p； N循環(huán) ? 求 Ttq 、 ?Ttq ???????4144332211iiitq j papapapapaT ? ?tqNjitq jtq jtq TTTNT ????? ???11 一 、 汽油機(jī)有害排放物及其產(chǎn)生機(jī)理 ?汽油機(jī)的有害排放物：排氣中的 CO、 HC、 NOx、CO2；曲軸箱通風(fēng)向大氣排出的 HC排放；燃料供給系中燃料蒸發(fā)的 HC等。 ?污染物來(lái)源不同，措施不同： 尾氣排放 ?燃燒系統(tǒng)改進(jìn) +后處理技術(shù)； 曲軸箱通風(fēng) ?PCV閥 ?回流到進(jìn)氣管； 燃料供給系蒸發(fā)物 ?活性碳罐吸收裝置來(lái)控制 167。 汽油機(jī)的有害排放物及其控制 活性碳罐吸收裝置 用活性碳罐吸附燃油系統(tǒng)的蒸發(fā)物；在進(jìn)氣過(guò)程中隨情系空氣進(jìn)入氣缸。 活性炭 活性炭罐 單向閥 ? 產(chǎn)生機(jī)理： N2和 O2在高溫下化合的結(jié)果 Zeldovich機(jī)理 : ? 因素及措施： O2濃度，燃燒溫度 Tz，滯留時(shí)間 ? 危害： NO2 是刺激性毒氣 。 破壞 O3層平衡 ? 測(cè)量方法 : 化學(xué)發(fā)光法 (CLD) ? ?擴(kuò)大HNOOHNONOONNNOON22?????????N2分解需較大活化能 ?決定 NO形成的高溫條件 O在 NO形成中起活化鏈作用，所需活化能小，反應(yīng)快 1） NO 2） CO 1．產(chǎn)生機(jī)理及影響因素 C/H不完全燃燒產(chǎn)物 ?受反應(yīng)速度、溫度及 ?a的 影響 ? 在 ?a 1時(shí)因缺氧 C不能完全氧化，易生成 CO； ? ?a1下燃燒時(shí)局部不均勻 ?局部燃燒不完全 ?CO ? 排氣中，未燃碳?xì)浠衔?HC不完全氧化 ?少量 CO 2．危害：與血紅素的結(jié)合能力強(qiáng)，是氧的 300倍； ?破壞造血功能 ?中毒 ?死亡 (%) 3. 測(cè)量方法：不分光紅外線分析儀（ NDIR） 3） HC 1． HC的生成機(jī)理及影響因素 來(lái)源：尾氣、燃油供給系統(tǒng)以及曲軸箱通風(fēng) 汽油機(jī)燃燒過(guò)程中 HC的生成： ① 缸內(nèi)壁面淬冷效應(yīng)：壁面對(duì)火焰的冷卻作用 ②縫隙效應(yīng)：火焰無(wú)法傳入縫隙；壁面冷卻淬冷效應(yīng) ?， ? 生成大量 HC 縫隙：活塞與缸壁間，缸蓋、缸墊和缸體間； 進(jìn)、排氣門(mén)和氣門(mén)座間； 花塞螺紋和火花塞中心電極周圍等處 ③積碳和壁面油膜的吸附效應(yīng)：缸壁上的潤(rùn)滑油膜，活塞頂及燃燒室壁面、進(jìn)排氣門(mén)上的積碳 ?吸附HC?膨脹和排氣中釋放出來(lái) ④不完全燃燒： ?a1狀態(tài)，怠速時(shí) ?r較大；加減速時(shí)混合氣瞬間過(guò)濃或過(guò)稀 ?局部不均勻 ?不完全燃燒?HC?。 ⑤失火：易失火條件 ?混合氣局部過(guò)稀或過(guò)濃，或點(diǎn)火時(shí)刻不當(dāng)以及點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)故障等。 2．危害：陽(yáng)光下與 NOx反應(yīng) ?光化學(xué)煙霧；醛類和多環(huán)芳香烴危害大 3. 測(cè)量方法：氫火焰離子化法（ FID） 二、影響汽油機(jī)排放特性的使用因素 ? 排放物是燃燒過(guò)程的產(chǎn)物 ?凡是 影響混合氣形成和燃燒條件的因素 ?影響排放物。 1） ?a的影響 ? NOx的峰值出現(xiàn)在 ?ab=~ ? ?a?ab雖 Tz高 ,但 O2濃度 ?； 過(guò)濃： Tz? ； CO/HC ? ? ?a?ab雖 O2濃度 ?，但 Tz ? 過(guò)?。?HC ? NOx HC be 2）點(diǎn)火提前角的影響 ?a一定時(shí)， ??ig?Tz?， NOx ?； 后燃 ?，排溫 ??HC ?； ?e ? 3）轉(zhuǎn)速的影響 n??燃燒滯留時(shí)間 ?,NOx?；紊流強(qiáng)度 ?； 紊流過(guò)強(qiáng) ?CO/HC ? 4）負(fù)荷的影響 中小負(fù)荷：隨負(fù)荷 ?， ?r ?, 改善燃燒條件 ?CO/HC ?。 但， NOx? ；大負(fù)荷 ??aP? NOx ? ， CO/HC? 三、汽油機(jī)排放控制技術(shù) ? 機(jī)內(nèi)措施： ? 燃燒系統(tǒng)的改善 ? A/F控制精確， GDI技術(shù)實(shí)現(xiàn)稀燃 ? 可變技術(shù)：進(jìn)氣系統(tǒng)、配氣相位、進(jìn)氣渦流及排量 (休缸 ) ? 汽油機(jī)增壓 。 ? 后處理： 兩級(jí)催化轉(zhuǎn)化器 ?高低溫； 電加熱催化轉(zhuǎn)化器； 三效催化器 +?a=1精確控制； 稀燃 +NOx還原裝置 +EGR技術(shù) 四、汽油機(jī)的增壓及米勒循環(huán) 1）汽油機(jī)增壓存在的主要問(wèn)題 ? 易爆震 ? 熱負(fù)荷高 ? 汽油機(jī)與增壓器的匹配困難 2）汽油機(jī)與增壓器匹配要求： 保證額定功率 ?部分工況下具有良好扭矩特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；保證轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備系數(shù)； 3）米勒循環(huán) 幾何 ?不變，將有效壓縮行程縮短 1/5，但膨脹比不變 。 米勒循環(huán) +偶合螺桿壓氣機(jī)，實(shí)現(xiàn)增壓兼顧高低速。