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渦輪增壓汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒新概念

近年來(lái)，通過(guò)對(duì)直噴汽油機(jī)燃油消耗率的不斷改進(jìn)、輸出功率的不斷提升以及爆震的發(fā)生傾向不斷降低，使直噴汽油機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越普遍。由于在高負(fù)荷條件下安裝渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傾向大幅降低，因此，直噴技術(shù)與渦輪增壓技術(shù)被認(rèn)為是高度兼容的。此外，通過(guò)使用渦輪增壓器，可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸、提高扭矩并增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷能力，使車輛保持動(dòng)力性的同時(shí)，協(xié)同改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率。

直噴技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是氣體分層混合。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，直噴技術(shù)允許更大程度的噴射靈活性，以形成分層混合。利用直噴技術(shù)的高燃燒穩(wěn)定性，可以延緩點(diǎn)火，實(shí)現(xiàn)催化劑起燃，該技術(shù)也是一種非常有效的解決尾氣排放問(wèn)題的技術(shù)。因此，提出了混合燃燒新概念，即在穩(wěn)定的分層混合燃燒前提下，改善直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。將常規(guī)的殼型淺腔活塞換成盤(pán)式彎曲活塞，同時(shí)，在活塞上增加一個(gè)小唇以促進(jìn)分層。另外，優(yōu)化了噴射角和進(jìn)氣口，以最小化流動(dòng)擾動(dòng)，加強(qiáng)缸內(nèi)氣體的流動(dòng)。此外，對(duì)這種新概念燃燒進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率以及觀測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在催化熱起動(dòng)模式下的燃燒情況得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。①全新燃燒概念設(shè)計(jì)是在確保與傳統(tǒng)概念燃燒具有相同穩(wěn)定性的前提下，強(qiáng)化缸內(nèi)紊流，提高輸出功率。通過(guò)優(yōu)化進(jìn)氣口，進(jìn)一步加劇缸內(nèi)氣體的流動(dòng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的概念燃燒，新概念燃燒功率提高4.7%。②在催化劑預(yù)熱模式下，增加穩(wěn)定滾流比、缸內(nèi)湍流強(qiáng)度與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率并沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)。但調(diào)整進(jìn)氣口與具有加強(qiáng)氣缸內(nèi)流動(dòng)的唇口位置相匹配是非常重要的。③在催化熱起動(dòng)模式下，布置在活塞排氣一側(cè)的唇口可以提高燃燒穩(wěn)定性，并減少?gòu)U氣排放。在這種情況下，一個(gè)有效措施是選擇一種端口形狀使主進(jìn)氣氣流朝進(jìn)氣側(cè)的唇緣方向旋轉(zhuǎn)。

Shinichi Mitani et al. SAE 2014-01-1210.

編譯：郭明超