汽油直噴發(fā)動機(jī)的開發(fā)

以往的研究表明，汽油直噴壓燃式發(fā)動機(jī)（GDCI）在合理轉(zhuǎn)速負(fù)荷范圍使用RON91汽油具有較高燃料效率、低NOx和PM排放的優(yōu)點。本文基于大量的仿真模擬及單缸發(fā)動機(jī)試驗設(shè)計制造了一臺4缸1.8L汽油直噴發(fā)動機(jī)。該汽油發(fā)動機(jī)采用了一項新的低溫燃燒技術(shù)，為新型壓燃式發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)具有頂部燃燒室、中央噴射器，氣體壓縮比為15∶1。為與之進(jìn)行匹配還研發(fā)了一個新的活塞與噴射系統(tǒng)。燃油噴射、氣門和提升系統(tǒng)性能是該發(fā)動機(jī)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)動機(jī)測功器分別對空負(fù)荷、部分負(fù)荷和滿負(fù)荷工況進(jìn)行試驗測試?？蛰d和低負(fù)荷工況下的熱燃燒NOx和PM排放低于各自的目標(biāo)值。此發(fā)動機(jī)的指示平均有效壓力（IMEP）的變異系數(shù)小于3%，渦輪增壓器的進(jìn)排氣溫度大于250℃。在中高負(fù)荷情況下，由于采用廢氣再循環(huán)技術(shù)使得NOx、PM排放物及排放噪聲均低于目標(biāo)值。在滿負(fù)荷工況下，45%排放廢氣可以再循環(huán)使用。在所有的負(fù)荷條件下，都是通過噴射量和定時系統(tǒng)進(jìn)行混合比例和燃燒位置的控制。

對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了瞬態(tài)模擬，用以開發(fā)EGR控制策略和進(jìn)氣溫度控制策略。研究表明，發(fā)動機(jī)瞬態(tài)仿真對控制實際高負(fù)荷率工況下的發(fā)動機(jī)具有顯著的參考價值。進(jìn)氣加熱策略同時進(jìn)行冷起動工況的模擬研究表明，為提升發(fā)動機(jī)在全工況下的性能需要開發(fā)更為先進(jìn)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。

Mark Sellnau et al.SAE 2014-01-1300.

編譯：張玉倫