現(xiàn)代汽車技術(shù)論文現(xiàn)代汽油發(fā)動機新技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀-文庫吧資料
2025-06-12 07:18本頁面
【正文】 動機還必須依靠傳統(tǒng)的火花塞點火系統(tǒng)，這就間接要求了發(fā)動機的壓縮比可變，在傳統(tǒng)點火模式的時候變回低壓縮比。以上這些都使得 HCCI 可能達到的最大負荷比典型的火花點燃式和直噴式柴油機低得多。 西 安 交通大學(xué) 現(xiàn)代汽車技術(shù) （論文） 第 7 頁 一 在燃燒時刻的控制上， HCCI 發(fā)動機靠汽缸的壓力和溫度自燃，油氣混合氣的密度，氣缸的溫度和壓力都需要進行精確的檢測和控制，所以發(fā)動機的 ECU管理程序也要進行相應(yīng)的加強。因此，可變氣門技術(shù)是實現(xiàn)均質(zhì)燃燒的重要基礎(chǔ)。缸內(nèi)直噴方案在混合氣濃度分層控制上有較大的靈活性，通過缸內(nèi)多次噴油技術(shù)實現(xiàn)混合濃度分層，但控制的難度更大。汽油機采用均質(zhì)壓燃可以取消或減小部分負荷和小負荷節(jié)氣門導(dǎo)致的泵氣損失，還可以提高壓縮比，此外，它還可以減少燃燒持續(xù)期長造 成的損失。它可以實現(xiàn)高熱效率（高壓縮比、減少泵氣損失）及超低的 NOx 和碳煙排放。人們希望通過結(jié)合汽油機和柴油機的優(yōu)點來解決上述問題。由于噴霧與空氣的混合時間很短，燃料與空氣的混合很不均勻，在高溫富氧區(qū)域產(chǎn)生大量的 NOx 排放 ，在高溫過濃區(qū)產(chǎn)生大量碳煙。汽油機工況的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)進氣量來實現(xiàn)的，在部分負荷工況，進氣的空氣量較小，會產(chǎn)生泵氣損失，從而導(dǎo)致汽油機熱效率比柴油機低。汽油機屬于預(yù)混合均質(zhì)燃燒，借助火花塞點燃。 5 均質(zhì)壓燃技術(shù) HCCI 汽油和柴油都是從石油中提煉 出來的，它們性質(zhì)差別相當(dāng)大。利用缸內(nèi)直噴的進氣冷卻效果改善了動力性能和燃油經(jīng)濟性，利用分層燃燒降低了冷態(tài) HC 排放，此外還由于氣門重疊的掃氣效果而具有低速扭矩大的優(yōu)勢。這些均限制了汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)推廣。 采用稀燃技術(shù)的增壓直噴汽油機對油品要求較高，國內(nèi)目前汽油中的烯烴含量及硫等有害物含量高，燃燒后易在燃燒室內(nèi)和噴嘴周圍形成膠質(zhì)和積碳，導(dǎo)致直噴式噴西 安 交通大學(xué) 現(xiàn)代汽車技術(shù) （論文） 第 6 頁 嘴功能失效。 由于 GDI 發(fā)動機的空燃比相對較高，氣缸內(nèi)燃燒溫度整體較低，導(dǎo)致氣缸內(nèi)未燃 HC 不能完全被氧化，另外由于 GDI 發(fā)動機在噴油時刻造成的缸內(nèi)濕壁現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致活塞腔、進氣門底座、排氣門底座等區(qū)域燃燒不好，造成在中小負荷 時 HC 排放較高。 GDI 燃油供給系統(tǒng)主要依靠高精度快速響應(yīng)的電控系統(tǒng)，燃油噴射系統(tǒng)則主要采用高壓共軌系統(tǒng)與電磁驅(qū)動噴油器相結(jié)合的形式。采用直噴技術(shù)的汽油機一般同時采用渦輪增壓技術(shù)，使發(fā)動機獲得更好的動力性。由于采用稀燃，使火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兟?，必須采取相?yīng)的措施來促進缸內(nèi)混合氣分層及加快火焰的傳播，提高燃燒速度，減小燃燒循環(huán)波動率。實現(xiàn)稀燃技術(shù)的關(guān)鍵是點火瞬時在火花塞處形成易于著火的濃混合氣，空燃比 A／ F=12～ ，其余處則為稀的混合氣并迅速燃燒。這樣，汽油的燃燒會更加完全，有害排放物 CO、 HC、NOx 較低。 VIM最大優(yōu)勢是提高發(fā)動機在中低轉(zhuǎn)速時的扭力輸出，對燃油經(jīng)濟性和高轉(zhuǎn)速動力影響不大。 寶馬公司在進氣機構(gòu)中間設(shè)計了一個轉(zhuǎn)子來控制進氣歧管的長度，通過轉(zhuǎn)子角度的變化，使進氣氣流進入氣缸的長度連續(xù)可變，動力輸出更加線性 ，扭力分布更加均勻，但整個機構(gòu)過于龐大、復(fù)雜。該最佳匹配取決于進氣管長度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和進氣門遲閉角等因素。當(dāng)進氣門剛打開時，在進氣門口處產(chǎn)生一定的真空度，形 成氣體的膨脹波，膨脹波沿進氣歧管傳至進氣歧管的開口端，然后形成壓縮波，經(jīng)西 安 交通大學(xué) 現(xiàn)代汽車技術(shù) （論文） 第 4 頁 過一段時間間隔后又返回到進氣門端。 2 雙頂置凸輪軸 DOHC 技術(shù) DOHC 是 Double over head camshaft 的縮寫，多氣門發(fā)動機較多的采用了雙頂置凸輪軸氣門驅(qū)動機構(gòu)，由于縮短了凸輪軸與氣門之間的距離，省略了氣門的挺桿 和挺柱，簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構(gòu)，將發(fā)動機的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊；傳動距離短，因而系統(tǒng)剛性好，顯示出優(yōu)異的高速動力性能；由于系統(tǒng)零件少，減少了整個系統(tǒng)往復(fù)運動的質(zhì)量，提高了傳動效率； DOHC 結(jié)合液壓挺柱技術(shù)，自動補償氣門機構(gòu)的間隙，可以大大減輕氣門機構(gòu)的沖擊噪聲，因而被廣泛應(yīng)用于車用汽油機。西門子 VDO 汽車公司提供給寶馬的電子氣門機構(gòu)，能夠連續(xù)改變進氣門升程，從 — mm，可以分別適應(yīng)怠速、減速和全負荷運轉(zhuǎn)等各種工況。 未來的技術(shù)發(fā)展趨勢將轉(zhuǎn)向開發(fā)全電子氣門控制系統(tǒng)。 BMW公司開發(fā)的機械式全可變氣門升程機構(gòu) Valvetronic，通過改變凸輪軸與氣門之間從動件的運動規(guī)律，實現(xiàn)氣門升程的改變，再加上雙可變凸輪軸控制機構(gòu)，便構(gòu)成了全可變氣門控制系統(tǒng)，可以不通過節(jié)氣門調(diào)節(jié)進氣量，大大減少泵氣損失。在此基礎(chǔ)上研發(fā)了 VTC(Variable timing control)的裝置，即進氣凸輪軸可變控制機構(gòu)，使發(fā)動機在大范圍轉(zhuǎn)速內(nèi) 都能有合適的配氣相位，這在很大程度上提高了發(fā)動機的性能。但是VTEC 在改變凸輪型線時，會使氣門升程的跨度很大，在低速時雖然經(jīng)濟性很好但是會顯得動力不足；高轉(zhuǎn)速時動力較強，但油耗增大。 可變凸輪型線技術(shù)如本田的 VTEC(Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System)。從而在所有速度范圍內(nèi)提高發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性及排放性能。 可變氣門正時系統(tǒng)如 VVT 以及廣泛采用的連續(xù)可變氣門 正時 CVVT。同時，在大負荷高轉(zhuǎn)速條件下，大的進排氣門升程，有利于提高氣缸充氣效率并減小進氣阻力損失
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