全時(shí)直噴壓燃技術(shù)的研究

汽油壓縮點(diǎn)火燃燒系統(tǒng)的發(fā)展，正是為了滿足轉(zhuǎn)速-載荷MAP圖上的全時(shí)操作。低溫燃燒主要是通過(guò)使用多后點(diǎn)噴射技術(shù)（MLI），增大進(jìn)氣壓力，以及擁有效率高、NOx和微小顆粒排放低等特點(diǎn)的廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)地延長(zhǎng)點(diǎn)火延遲和提高羅恩91汽油泵的靈活性，再加上先進(jìn)的噴射系統(tǒng)和可變氣門(mén)驅(qū)動(dòng)等方法，這些混合的分層控制方法降低了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲。

選用一臺(tái)GDCI發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了測(cè)試。在轉(zhuǎn)速-載荷MAP圖上允許的操作范圍內(nèi)，利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面模型來(lái)評(píng)估噴射策略、噴油器設(shè)計(jì)以及各種氣門(mén)升程。在低負(fù)荷工況下，具體的尾氣排放策略被用于促進(jìn)自燃和維持排放氣體的溫度。在中等負(fù)荷工況下，三重噴射策略能夠產(chǎn)生很高的熱效率，這也是期望的最好結(jié)果。放熱分析表明，熱損失會(huì)明顯降低。在高負(fù)荷工況下，推遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻策略能夠降低有效壓縮比。對(duì)于以上所有的測(cè)試，都是保持進(jìn)入空氣的溫度在50℃。

燃油噴射、混合和燃燒的三維CFD模擬仿真，有助于很好地理解尾氣的形成過(guò)程。多點(diǎn)滯后噴射和適當(dāng)?shù)娜加蛪毫δ軌蚪档蛧娚潇F化率、加快油氣混合速度。燃油噴射器自身有一個(gè)噴霧室，可以使用速率管來(lái)測(cè)量燃油噴射速度。

測(cè)試結(jié)果表明，GDCI發(fā)動(dòng)機(jī)的ISFC值非常低。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000r/min、平均有效壓力值（IMEP）達(dá)到1.1MPa時(shí)，能夠測(cè)量到的最小ISFC值為181g/kWh。當(dāng)IMEP在0.2～1.8MPa的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體中的NOx和微小顆粒會(huì)低于0.2g/kWh、煙度0.1這一目標(biāo)值。同時(shí)也表明，對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行一些相應(yīng)的后處理，可能會(huì)使其減少或完全消除。測(cè)試也表明，有效地控制噴射過(guò)程能夠降低燃燒噪聲。通常燃燒噪聲水平使用幾個(gè)噪聲指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)排放氣體中微粒大小分布的檢測(cè)表明，粒子數(shù)量較小，特別是對(duì)于燃油提前噴射且缸內(nèi)漩渦較低的發(fā)動(dòng)機(jī)。

結(jié)果表明，全時(shí)GDCI發(fā)動(dòng)機(jī)使用羅恩91汽油并在適當(dāng)?shù)膰娚鋲毫ο聡娚淙加停@種提高燃油效率的方法具有潛在的可行性。雖然需要更多的開(kāi)發(fā)工作，但基于當(dāng)前這些概念會(huì)發(fā)現(xiàn)，GDCI動(dòng)力系統(tǒng)有很大的實(shí)用潛力。

Mark C.Sellnau et al.SAE 2012-01-0384.

編譯：羅家慶