GDI發(fā)動(dòng)機(jī)——詳細(xì)介紹原理及相關(guān)技術(shù)

1、21世紀(jì)轎車的理想動(dòng)力裝置GDI發(fā)動(dòng)機(jī) 汽油直接噴射汽油直接噴射(Gasoline Direct Injection)發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，是近年來國(guó)外內(nèi)燃機(jī)研發(fā)動(dòng)機(jī)，是近年來國(guó)外內(nèi)燃機(jī)研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。專家認(rèn)為，汽油機(jī)直噴技術(shù)的究與開發(fā)的熱點(diǎn)。專家認(rèn)為，汽油機(jī)直噴技術(shù)的出現(xiàn)，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，出現(xiàn)，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，它在它在21世紀(jì)有取代傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)的趨勢(shì)，世紀(jì)有取代傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)的趨勢(shì)，成為轎車最理想的動(dòng)力裝置。成為轎車最理想的動(dòng)力裝置。 傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是將汽油噴射到進(jìn)氣管傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是將汽油噴射到進(jìn)氣管中，與空氣混合

2、中，與空氣混合后后再進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒，而再進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒，而GDI發(fā)動(dòng)機(jī)是將汽油直接噴入氣缸，利用發(fā)動(dòng)機(jī)是將汽油直接噴入氣缸，利用缸缸內(nèi)氣流和活塞表面內(nèi)氣流和活塞表面的燃料霧化與空氣形成混的燃料霧化與空氣形成混合氣進(jìn)行燃燒。合氣進(jìn)行燃燒。 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)具有很好的工作穩(wěn)定性和負(fù)荷性能很好的工作穩(wěn)定性和負(fù)荷性能，同時(shí)低溫起動(dòng)性能得到了明顯改善，能實(shí)現(xiàn)同時(shí)低溫起動(dòng)性能得到了明顯改善，能實(shí)現(xiàn)分層分層燃燃燒，燃油燒，燃油經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性大大提高，其油耗可達(dá)到渦輪增壓大大提高，其油耗可達(dá)到渦輪增壓直噴直噴(TDI)柴油機(jī)的水平，且省略了渦輪增壓裝置，柴油機(jī)的水平，且省略了渦輪增壓裝置，省卻了復(fù)雜的高壓

3、噴射系統(tǒng)。省卻了復(fù)雜的高壓噴射系統(tǒng)。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)能用稀燃技發(fā)動(dòng)機(jī)能用稀燃技術(shù)，空燃比可高達(dá)術(shù)，空燃比可高達(dá)40：1，甚至最高可達(dá)，甚至最高可達(dá)100：1，使，使得功率和轉(zhuǎn)矩均高于傳統(tǒng)汽油機(jī)，油耗、噪聲及二得功率和轉(zhuǎn)矩均高于傳統(tǒng)汽油機(jī)，油耗、噪聲及二氧化碳的排放量都較低，氧化碳的排放量都較低，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)工作的均勻性、發(fā)動(dòng)機(jī)工作的均勻性、瞬時(shí)反映性、起動(dòng)性等均比傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有較大瞬時(shí)反映性、起動(dòng)性等均比傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有較大的改進(jìn)。因此各國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)都在大力開發(fā)這種的改進(jìn)。因此各國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)都在大力開發(fā)這種技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)異的技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)異的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)。 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的研究始于

4、德國(guó)，早在發(fā)動(dòng)機(jī)的研究始于德國(guó)，早在50年代，德年代，德國(guó)就有直噴二沖程汽油機(jī)裝車應(yīng)市，甚至還裝到聲國(guó)就有直噴二沖程汽油機(jī)裝車應(yīng)市，甚至還裝到聲名顯赫的名顯赫的SL級(jí)奔馳轎車上，但是很快就銷聲匿跡。級(jí)奔馳轎車上，但是很快就銷聲匿跡。后來德國(guó)的設(shè)計(jì)師們，無論是奔馳、寶馬，還是大后來德國(guó)的設(shè)計(jì)師們，無論是奔馳、寶馬，還是大眾，對(duì)于汽油直接噴射都采取皺眉揮斥的態(tài)度。因眾，對(duì)于汽油直接噴射都采取皺眉揮斥的態(tài)度。因?yàn)楦鶕?jù)試驗(yàn)，他們認(rèn)為這種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能差，汽為根據(jù)試驗(yàn)，他們認(rèn)為這種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能差，汽車幾乎無法開，廢氣問題也無法解決，于是便停止車幾乎無法開，廢氣問題也無法解決，于是便停止了了GDI發(fā)動(dòng)機(jī)

5、的研制開發(fā)。發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開發(fā)。 日本三菱汽車公司于日本三菱汽車公司于1996年研制成功年研制成功GDI發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并將其裝在機(jī)，并將其裝在Galant牌汽車上，于同年牌汽車上，于同年8月投放月投放日本汽車市場(chǎng)。日本汽車市場(chǎng)。1997年裝備同樣發(fā)動(dòng)機(jī)的中級(jí)轎車年裝備同樣發(fā)動(dòng)機(jī)的中級(jí)轎車Garisma進(jìn)入西歐市場(chǎng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)排量為進(jìn)入西歐市場(chǎng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)排量為1.8L，功，功率為率為88kW，100km油耗為油耗為5L左右，發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格較左右，發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格較原先略有上漲。三菱汽車公司計(jì)劃在最近幾年內(nèi)將原先略有上漲。三菱汽車公司計(jì)劃在最近幾年內(nèi)將其生產(chǎn)的汽油機(jī)全部改成汽油直接噴射，豐田汽車其生產(chǎn)的汽油機(jī)全部

6、改成汽油直接噴射，豐田汽車公司也準(zhǔn)備步其后塵，三菱公司的成功表明，汽油公司也準(zhǔn)備步其后塵，三菱公司的成功表明，汽油直接噴射是可行的。廢氣中的氮氧化物含量高的問直接噴射是可行的。廢氣中的氮氧化物含量高的問題，可利用廢氣再循環(huán)及加裝第二只催化裂化轉(zhuǎn)換題，可利用廢氣再循環(huán)及加裝第二只催化裂化轉(zhuǎn)換器來解決。器來解決。 今天，幾乎所有汽油機(jī)都是間接噴射今天，幾乎所有汽油機(jī)都是間接噴射的，與其相比，的，與其相比，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)無論在油耗上，還發(fā)動(dòng)機(jī)無論在油耗上，還是在排放凈化上，都取得了巨大的進(jìn)步，并是在排放凈化上，都取得了巨大的進(jìn)步，并且在稀燃方面，且在稀燃方面，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)允許混合氣變得稀發(fā)動(dòng)機(jī)允許混合

7、氣變得稀薄，特別是在部分負(fù)荷內(nèi)。理論計(jì)算出的標(biāo)薄，特別是在部分負(fù)荷內(nèi)。理論計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)空燃比應(yīng)是準(zhǔn)空燃比應(yīng)是15：1，在稀燃技術(shù)方面豐田和，在稀燃技術(shù)方面豐田和三菱都取得了初步的成果，空燃比已達(dá)到三菱都取得了初步的成果，空燃比已達(dá)到20：1。 但是，若采用汽油直接噴射，混合氣可進(jìn)但是，若采用汽油直接噴射，混合氣可進(jìn)一步稀化。通常進(jìn)氣道或多或少呈水平布置，一步稀化。通常進(jìn)氣道或多或少呈水平布置，而三菱的而三菱的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)則通過垂直布置的進(jìn)氣道發(fā)動(dòng)機(jī)則通過垂直布置的進(jìn)氣道和專門設(shè)計(jì)的鼻形活塞，成功地在燃燒室中建和專門設(shè)計(jì)的鼻形活塞，成功地在燃燒室中建立起分層充量。在火花塞附近的區(qū)域內(nèi)，形成立起分

8、層充量。在火花塞附近的區(qū)域內(nèi)，形成較深的油霧，即能著火的混合氣，在其它區(qū)域較深的油霧，即能著火的混合氣，在其它區(qū)域內(nèi)一點(diǎn)混合氣也沒有。因此，即使是空燃比內(nèi)一點(diǎn)混合氣也沒有。因此，即使是空燃比40：1的混合氣，發(fā)動(dòng)機(jī)也能可靠著火。的混合氣，發(fā)動(dòng)機(jī)也能可靠著火。油門油門最大時(shí)，混合氣接近標(biāo)準(zhǔn)空燃比，這時(shí)省油的最大時(shí)，混合氣接近標(biāo)準(zhǔn)空燃比，這時(shí)省油的優(yōu)點(diǎn)消失，但汽車很少在全負(fù)荷工況下工作。優(yōu)點(diǎn)消失，但汽車很少在全負(fù)荷工況下工作。 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開發(fā)，可謂花開在德發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開發(fā)，可謂花開在德國(guó)，果卻結(jié)在日本。三菱汽車公司國(guó)，果卻結(jié)在日本。三菱汽車公司GDI發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功令全世界的汽車制造商

9、和發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功令全世界的汽車制造商和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商瞠乎其后，于是世界車壇掀起了機(jī)制造商瞠乎其后，于是世界車壇掀起了GDI發(fā)動(dòng)機(jī)研制開發(fā)利用熱潮。從此，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)研制開發(fā)利用熱潮。從此，汽油機(jī)的發(fā)展又邁出新的一步，這也將推動(dòng)世界機(jī)的發(fā)展又邁出新的一步，這也將推動(dòng)世界汽車工業(yè)的發(fā)展。汽車工業(yè)的發(fā)展。 日本日本 對(duì)于對(duì)于GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開發(fā)與利用，日本發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開發(fā)與利用，日本三菱汽車公司處于領(lǐng)先地位，三菱汽車公司處于領(lǐng)先地位，1997年先后又開年先后又開發(fā)出發(fā)出2.4L四缸機(jī)、四缸機(jī)、3.0L六缸機(jī)和六缸機(jī)和3.5L六缸機(jī)三六缸機(jī)三種機(jī)型，分別裝于四種中、大型轎車上投放市種機(jī)型，分別裝于四種

10、中、大型轎車上投放市場(chǎng)。還推出三種新的場(chǎng)。還推出三種新的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)：0.66L直列三直列三缸機(jī)、缸機(jī)、1.5L直列四缸機(jī)和直列四缸機(jī)和4.5L的的V8機(jī)。據(jù)三菱機(jī)。據(jù)三菱汽車公司對(duì)汽車公司對(duì)1.8L的的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試表明，該機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試表明，該機(jī)可節(jié)油可節(jié)油20，降低排放降低排放20，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩10。 豐田汽車公司于豐田汽車公司于1996年底研制出年底研制出D-4型型2.0L的的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，已批量裝車使用。發(fā)動(dòng)機(jī)，已批量裝車使用。1998年，該公司加緊開發(fā)年，該公司加緊開發(fā)1.6L和和1.8L的的GDI發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)， 1999年還推出一種新型的年還

11、推出一種新型的2.0L的的GDI發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)。豐田汽車公司動(dòng)機(jī)。豐田汽車公司D-4型型GDI發(fā)動(dòng)機(jī)可降低發(fā)動(dòng)機(jī)可降低油耗的油耗的3.0L和和2.5L的的V6機(jī)、富士重工機(jī)、富士重工2.5L的的臥式對(duì)置四缸機(jī)、馬自達(dá)臥式對(duì)置四缸機(jī)、馬自達(dá)2.0L的直列四缸機(jī)的直列四缸機(jī)和本田和本田1.0L的直列三缸機(jī)均上市。的直列三缸機(jī)均上市。 美國(guó)美國(guó) 克萊斯勒汽車公司開發(fā)的四沖程克萊斯勒汽車公司開發(fā)的四沖程GDI發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)使燃油經(jīng)濟(jì)性提高動(dòng)機(jī)使燃油經(jīng)濟(jì)性提高20-30，可與小排，可與小排量的直噴柴油機(jī)媲美；福特汽車公司對(duì)量的直噴柴油機(jī)媲美；福特汽車公司對(duì)GDI經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)有進(jìn)一

12、步提發(fā)動(dòng)機(jī)有進(jìn)一步提高熱效率和功率的潛力。高熱效率和功率的潛力。德國(guó)德國(guó) 大眾汽車公司開發(fā)的大眾汽車公司開發(fā)的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)在1997年法蘭克福汽車博覽會(huì)上獲得好評(píng)。奧迪汽年法蘭克福汽車博覽會(huì)上獲得好評(píng)。奧迪汽車公司也展出了車公司也展出了1.2L的三缸的三缸GDI發(fā)動(dòng)機(jī)。奔發(fā)動(dòng)機(jī)。奔馳汽車公司于馳汽車公司于1997年底投資近年底投資近1億馬克，全億馬克，全面起動(dòng)面起動(dòng)GDI研究項(xiàng)目，在研究項(xiàng)目，在2001年或年或2002年推年推出出GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，并認(rèn)為歐洲汽車裝用的發(fā)動(dòng)機(jī)，并認(rèn)為歐洲汽車裝用的GDI發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能滿足歐洲法規(guī)對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的最新要?jiǎng)訖C(jī)應(yīng)能滿足歐洲法規(guī)對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的最新要求。求。

13、伴隨著伴隨著21世紀(jì)，世紀(jì)，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)將在汽車動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)將在汽車動(dòng)力裝置中層露鋒芒。力裝置中層露鋒芒。 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問題發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問題 中小負(fù)荷未燃的中小負(fù)荷未燃的HC較多，這是由于油霧會(huì)碰較多，這是由于油霧會(huì)碰到活塞頂部和缸壁，分層燃燒使局部區(qū)域混合氣過到活塞頂部和缸壁，分層燃燒使局部區(qū)域混合氣過稀，缸內(nèi)燃油蒸發(fā)造成溫度過低，不利于未燃的稀，缸內(nèi)燃油蒸發(fā)造成溫度過低，不利于未燃的HC進(jìn)行后燃。微粒排放比進(jìn)行后燃。微粒排放比MPI發(fā)動(dòng)機(jī)增加，主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)增加，主要是由于分層燃燒局部區(qū)域混合氣過濃，液態(tài)油滴擴(kuò)散燃于分層燃燒局部區(qū)域混合氣過濃，液態(tài)油滴擴(kuò)散燃燒，缸內(nèi)溫度低，氧化不完全形成

14、的。在不同的轉(zhuǎn)燒，缸內(nèi)溫度低，氧化不完全形成的。在不同的轉(zhuǎn)速工況下，缸內(nèi)氣流強(qiáng)度不同，如何在寬廣的工況速工況下，缸內(nèi)氣流強(qiáng)度不同，如何在寬廣的工況范圍內(nèi)把氣流控制好，保證分層混合氣的形成是范圍內(nèi)把氣流控制好，保證分層混合氣的形成是GDI的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前GDI仍屬于研究開發(fā)階仍屬于研究開發(fā)階段，只有少量產(chǎn)品投放市場(chǎng)。段，只有少量產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)及其稀燃優(yōu)化技術(shù) 1 引引 言言 自自20世紀(jì)世紀(jì)90年代以來，日益嚴(yán)格的排放法規(guī)和年代以來，日益嚴(yán)格的排放法規(guī)和能源危機(jī)促使能源危機(jī)促使GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)的研究得到了快速的發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究得到了快速的發(fā)展，國(guó)外一些著名的汽

15、車公司如豐田、三菱、福特展，國(guó)外一些著名的汽車公司如豐田、三菱、福特等都已開發(fā)了比較成熟的等都已開發(fā)了比較成熟的GDI機(jī)型和產(chǎn)品。下面就機(jī)型和產(chǎn)品。下面就GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油控制技術(shù)、缸內(nèi)氣流控制技術(shù)及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油控制技術(shù)、缸內(nèi)氣流控制技術(shù)及排放控制技術(shù)等作一論述。排放控制技術(shù)等作一論述。2 GDI的電子控制策略的電子控制策略 GDI中最中最關(guān)鍵的是要控制好混合氣濃度關(guān)鍵的是要控制好混合氣濃度在空間的分布及其隨時(shí)間的變化在空間的分布及其隨時(shí)間的變化，依靠采用，依靠采用高精度的高壓噴油嘴、缸內(nèi)氣流控制技術(shù)、高精度的高壓噴油嘴、缸內(nèi)氣流控制技術(shù)、根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域切換燃燒模式、使噴油嘴遠(yuǎn)離根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域切換

16、燃燒模式、使噴油嘴遠(yuǎn)離火花塞以保證可靠點(diǎn)火等措施，可達(dá)到高燃火花塞以保證可靠點(diǎn)火等措施，可達(dá)到高燃油經(jīng)濟(jì)性和高性能。油經(jīng)濟(jì)性和高性能。 2.1 按工況區(qū)分控制模式的控制策略按工況區(qū)分控制模式的控制策略 現(xiàn)代現(xiàn)代GDI 通常是根據(jù)大、小負(fù)荷區(qū)不同的要求，采用不通常是根據(jù)大、小負(fù)荷區(qū)不同的要求，采用不同的混合燃燒模式來改善其燃油經(jīng)濟(jì)性的。同的混合燃燒模式來改善其燃油經(jīng)濟(jì)性的。 在在中小負(fù)荷區(qū)域中小負(fù)荷區(qū)域，要求有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，因而通常，要求有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，因而通常采用壓縮沖程中噴油實(shí)現(xiàn)采用壓縮沖程中噴油實(shí)現(xiàn)分層燃燒的控制模式分層燃燒的控制模式，即在壓縮沖，即在壓縮沖程后期向缸內(nèi)噴油，并通過

17、活塞頂部形狀和氣流運(yùn)動(dòng)來程后期向缸內(nèi)噴油，并通過活塞頂部形狀和氣流運(yùn)動(dòng)來限制限制其擴(kuò)散其擴(kuò)散，使噴射到氣缸內(nèi)的燃油所形成的可燃混合氣集中在，使噴射到氣缸內(nèi)的燃油所形成的可燃混合氣集中在火花塞周圍，而在火花塞外周部的極稀薄混合氣與層狀空氣火花塞周圍，而在火花塞外周部的極稀薄混合氣與層狀空氣則形成了分層混合氣，使燃燒在整體空燃比則形成了分層混合氣，使燃燒在整體空燃比3040 2的超的超稀薄混合氣下進(jìn)行，此時(shí)尚有足夠的過量空氣可供在短時(shí)間稀薄混合氣下進(jìn)行，此時(shí)尚有足夠的過量空氣可供在短時(shí)間內(nèi)燃盡燃燒生成的黑煙。由于此時(shí)內(nèi)燃盡燃燒生成的黑煙。由于此時(shí)GDI 放棄使用節(jié)氣門節(jié)放棄使用節(jié)氣門節(jié)流，因而可以

18、減少發(fā)動(dòng)機(jī)的流，因而可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失泵氣損失，過量的空氣還會(huì)吸收，過量的空氣還會(huì)吸收氣缸壁上的熱量，氣缸壁上的熱量，降低了熱損失降低了熱損失，從而大幅度改善燃油耗。，從而大幅度改善燃油耗。 圖圖1 為豐田為豐田2.0L雙頂置凸輪軸雙頂置凸輪軸GDI發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的分層進(jìn)氣控制方法：在活塞頂上有漸開線形的分層進(jìn)氣控制方法：在活塞頂上有漸開線形的燃燒室凹坑，位于渦流運(yùn)動(dòng)上游較窄的區(qū)域的燃燒室凹坑，位于渦流運(yùn)動(dòng)上游較窄的區(qū)域a是混合氣形成的主要區(qū)域；較寬的區(qū)域是混合氣形成的主要區(qū)域；較寬的區(qū)域b 是是主要燃燒空間，用以促進(jìn)混合氣快速擴(kuò)散。設(shè)主要燃燒空間，用以促進(jìn)混合氣快速擴(kuò)散。設(shè)計(jì)成漸開線形凹

19、坑的計(jì)成漸開線形凹坑的c是為便于蒸發(fā)的燃油流是為便于蒸發(fā)的燃油流向火花塞。凹坑壁的角度和凹坑深度也進(jìn)行了向火花塞。凹坑壁的角度和凹坑深度也進(jìn)行了優(yōu)化，以適于混合氣形成，同時(shí)防止混合氣擴(kuò)優(yōu)化，以適于混合氣形成，同時(shí)防止混合氣擴(kuò)散流出凹坑。在高負(fù)荷區(qū)域，要求提高發(fā)動(dòng)機(jī)散流出凹坑。在高負(fù)荷區(qū)域，要求提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和功率，必須采取略稀或理論當(dāng)量的混合扭矩和功率，必須采取略稀或理論當(dāng)量的混合氣或濃混合氣。氣或濃混合氣。 故故此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用采用進(jìn)氣沖程噴油，進(jìn)氣沖程噴油，實(shí)現(xiàn)均質(zhì)實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燃燒的控制模式。即在進(jìn)氣沖程早期向氣缸內(nèi)噴燃燒的控制模式。即在進(jìn)氣沖程早期向氣缸內(nèi)噴射燃油，使其可在整個(gè)燃燒室

20、內(nèi)均勻擴(kuò)散，在點(diǎn)射燃油，使其可在整個(gè)燃燒室內(nèi)均勻擴(kuò)散，在點(diǎn)火時(shí)刻形成預(yù)混燃燒的均質(zhì)混合氣。此時(shí)由于燃火時(shí)刻形成預(yù)混燃燒的均質(zhì)混合氣。此時(shí)由于燃油汽化時(shí)吸收了汽化潛熱，使得缸內(nèi)充量得到了油汽化時(shí)吸收了汽化潛熱，使得缸內(nèi)充量得到了冷卻，增大了空氣密度，在提高體積效率冷卻，增大了空氣密度，在提高體積效率(即增大即增大進(jìn)氣量進(jìn)氣量)的同時(shí)還減少了爆震的傾向，使發(fā)動(dòng)機(jī)的的同時(shí)還減少了爆震的傾向，使發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可上升到壓縮比可上升到121，提高了熱效率，發(fā)動(dòng)機(jī)以，提高了熱效率，發(fā)動(dòng)機(jī)以接近理論空燃比接近理論空燃比14.7:1 或稍濃的空燃比混合氣進(jìn)或稍濃的空燃比混合氣進(jìn)行均質(zhì)燃燒，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率的輸出和

21、燃油的低行均質(zhì)燃燒，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率的輸出和燃油的低消耗。消耗。 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂部形狀發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂部形狀 控制模式的切換通過噴油定時(shí)的變換來實(shí)現(xiàn)?？刂颇Ｊ降那袚Q通過噴油定時(shí)的變換來實(shí)現(xiàn)。切換時(shí)要注意切換前后扭矩的一致，以防扭矩變化切換時(shí)要注意切換前后扭矩的一致，以防扭矩變化帶來振動(dòng)。為此，三菱、豐田等公司在模式切換時(shí)帶來振動(dòng)。為此，三菱、豐田等公司在模式切換時(shí)采用了采用了二段噴射技術(shù)二段噴射技術(shù)，即在進(jìn)氣行程中噴射一部分，即在進(jìn)氣行程中噴射一部分燃料，以便在燃燒室全空間內(nèi)形成稀薄的預(yù)混合燃料，以便在燃燒室全空間內(nèi)形成稀薄的預(yù)混合氣。第二次在即將點(diǎn)火之前向火花塞噴射，以保證氣。第二次在即將

22、點(diǎn)火之前向火花塞噴射，以保證稀混合氣的穩(wěn)定著火和分層燃燒。據(jù)報(bào)道采用二段稀混合氣的穩(wěn)定著火和分層燃燒。據(jù)報(bào)道采用二段噴射技術(shù)的噴射技術(shù)的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)從中小負(fù)荷區(qū)向大功發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)從中小負(fù)荷區(qū)向大功率區(qū)的平穩(wěn)過渡，并可降低缸內(nèi)的氣體溫度，從而率區(qū)的平穩(wěn)過渡，并可降低缸內(nèi)的氣體溫度，從而抑制了爆震的發(fā)生，增加了功率的輸出。抑制了爆震的發(fā)生，增加了功率的輸出。 2.2 扭矩控制策略扭矩控制策略 對(duì)扭矩的控制實(shí)際上就是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油對(duì)扭矩的控制實(shí)際上就是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的控制。通常情況下，量的控制。通常情況下，GDI主要是根據(jù)油門主要是根據(jù)油門踏板的位移量來確定應(yīng)有的扭矩，并由負(fù)荷踏板的位移量來確定

23、應(yīng)有的扭矩，并由負(fù)荷的高低來切換對(duì)扭矩的調(diào)節(jié)方式。的高低來切換對(duì)扭矩的調(diào)節(jié)方式。 從理論上講從理論上講GDI可以不使用節(jié)氣門，但實(shí)可以不使用節(jié)氣門，但實(shí)際上它還是配備了電子控制的節(jié)流系統(tǒng)，即電際上它還是配備了電子控制的節(jié)流系統(tǒng)，即電動(dòng)節(jié)氣門。這其中最主要的原因是動(dòng)節(jié)氣門。這其中最主要的原因是GDI在大負(fù)在大負(fù)荷工況下工作時(shí)需要均勻混合氣；其次是在應(yīng)荷工況下工作時(shí)需要均勻混合氣；其次是在應(yīng)用用EGR 降低降低NOx排放時(shí)，需要有節(jié)流閥控制排放時(shí)，需要有節(jié)流閥控制的進(jìn)氣歧管的真空度；再次，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)氣歧管的真空度；再次，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)也需要真空度；最后，低負(fù)荷時(shí)沒有節(jié)制動(dòng)時(shí)也需要真空

24、度；最后，低負(fù)荷時(shí)沒有節(jié)流閥排氣溫度會(huì)非常低，降低了催化劑的轉(zhuǎn)化流閥排氣溫度會(huì)非常低，降低了催化劑的轉(zhuǎn)化效率。效率。 因此，因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于低工況區(qū)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于低工況區(qū)時(shí)，即油門踏板位移量較小時(shí)，電動(dòng)節(jié)氣門就保持全時(shí)，即油門踏板位移量較小時(shí)，電動(dòng)節(jié)氣門就保持全開，發(fā)動(dòng)機(jī)在保持進(jìn)氣量基本不變的情況下，通過改開，發(fā)動(dòng)機(jī)在保持進(jìn)氣量基本不變的情況下，通過改變空燃比來調(diào)節(jié)每循環(huán)的噴油量，進(jìn)而對(duì)扭矩實(shí)行控變空燃比來調(diào)節(jié)每循環(huán)的噴油量，進(jìn)而對(duì)扭矩實(shí)行控制。制。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的調(diào)節(jié)方式是與柴油機(jī)相同的這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的調(diào)節(jié)方式是與柴油機(jī)相同的“變變質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”，此時(shí)進(jìn)氣量和點(diǎn)火

25、提前角幾乎不影響扭矩。，此時(shí)進(jìn)氣量和點(diǎn)火提前角幾乎不影響扭矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于高工況區(qū)時(shí)，即油門踏當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于高工況區(qū)時(shí)，即油門踏板位移量較大時(shí)，其空燃比被穩(wěn)定在板位移量較大時(shí)，其空燃比被穩(wěn)定在14.7左右左右1，通，通過改變電動(dòng)節(jié)氣門的開度來調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的空氣量，過改變電動(dòng)節(jié)氣門的開度來調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的空氣量，進(jìn)而改變噴油量實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的控制。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用進(jìn)而改變噴油量實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的控制。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是的是“變量調(diào)節(jié)變量調(diào)節(jié)”方式。此時(shí)點(diǎn)火提前角對(duì)扭矩有很方式。此時(shí)點(diǎn)火提前角對(duì)扭矩有很大大影響。表影響。表1為為 GDI按工況區(qū)分控制模式，圖按工況區(qū)分控制模式，圖2 為

26、不同燃為不同燃燒模式的控制范圍。燒模式的控制范圍。 圖圖2 不同燃燒模式的控制范圍不同燃燒模式的控制范圍 分工況區(qū)控制的結(jié)果是，其燃油經(jīng)濟(jì)性相對(duì)以分工況區(qū)控制的結(jié)果是，其燃油經(jīng)濟(jì)性相對(duì)以往的汽油機(jī)可以提高往的汽油機(jī)可以提高25%3左右，實(shí)現(xiàn)并超過了目左右，實(shí)現(xiàn)并超過了目前柴油機(jī)所能達(dá)到的低燃料消耗水平；動(dòng)力輸出也前柴油機(jī)所能達(dá)到的低燃料消耗水平；動(dòng)力輸出也比目前正在廣泛使用的進(jìn)氣道噴射的汽油機(jī)增加了比目前正在廣泛使用的進(jìn)氣道噴射的汽油機(jī)增加了近近10%3，保證了人們對(duì)車輛動(dòng)力性的要求。，保證了人們對(duì)車輛動(dòng)力性的要求。 表表1 GDI按工況區(qū)分控制模式按工況區(qū)分控制模式 2.3 噴油定時(shí)控制策略

27、噴油定時(shí)控制策略 GDI可根據(jù)不同的工況區(qū)域來確定不同可根據(jù)不同的工況區(qū)域來確定不同的混合氣生成方式，而不同的混合氣生成方的混合氣生成方式，而不同的混合氣生成方式對(duì)油束的要求也不相同。如圖式對(duì)油束的要求也不相同。如圖3 ，發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于低工況時(shí)，采用的是變質(zhì)調(diào)節(jié)和分層充處于低工況時(shí)，采用的是變質(zhì)調(diào)節(jié)和分層充量，這就要求燃油恰好噴在活塞頂部凹坑量，這就要求燃油恰好噴在活塞頂部凹坑內(nèi)，因而油束要盡可能集中，且霧化質(zhì)量要內(nèi)，因而油束要盡可能集中，且霧化質(zhì)量要高，可燃混合氣能在短時(shí)間內(nèi)形成。故此時(shí)高，可燃混合氣能在短時(shí)間內(nèi)形成。故此時(shí)應(yīng)將噴油推遲到壓縮行程的后期進(jìn)行應(yīng)將噴油推遲到壓縮行程的后期進(jìn)行

28、(但必須但必須在噴油和點(diǎn)火之間留下足夠的間隔時(shí)間，以在噴油和點(diǎn)火之間留下足夠的間隔時(shí)間，以便實(shí)現(xiàn)混合氣的分層便實(shí)現(xiàn)混合氣的分層) 。 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?a. 此時(shí)活塞正處于向上運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的此時(shí)活塞正處于向上運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的壓力很大，這就迫使燃油噴射時(shí)所需的壓力壓力很大，這就迫使燃油噴射時(shí)所需的壓力相應(yīng)地增大。噴油壓力越大，相應(yīng)地增大。噴油壓力越大，SMD( 油滴的油滴的索特平均直徑，表示燃油的霧化程度索特平均直徑，表示燃油的霧化程度)越小，越小，燃油蒸發(fā)越快，霧化程度越高，油滴噴射距燃油蒸發(fā)越快，霧化程度越高，油滴噴射距離有限，穿透度不深；離有限，穿透度不深； b. 隨著缸內(nèi)壓力的增大，充量被強(qiáng)制

29、壓隨著缸內(nèi)壓力的增大，充量被強(qiáng)制壓縮，密度增大，因此油束中油滴所受的阻力縮，密度增大，因此油束中油滴所受的阻力也增大，油滴運(yùn)動(dòng)很快地受到衰減，使油束也增大，油滴運(yùn)動(dòng)很快地受到衰減，使油束比較集中，并且噴射出的燃油穿透距離也保比較集中，并且噴射出的燃油穿透距離也保持適中；持適中； c. 活塞的上行運(yùn)動(dòng)，減少了噴油與活塞頂部凹活塞的上行運(yùn)動(dòng)，減少了噴油與活塞頂部凹坑之間的距離，保證了燃油可更加準(zhǔn)確而又有效地坑之間的距離，保證了燃油可更加準(zhǔn)確而又有效地被噴射在活塞頂部凹坑范圍內(nèi)，通過限制其在凹坑被噴射在活塞頂部凹坑范圍內(nèi)，通過限制其在凹坑內(nèi)不向外擴(kuò)散，使得它能被迅速地加熱汽化，從而內(nèi)不向外擴(kuò)散，使得

30、它能被迅速地加熱汽化，從而在抵達(dá)火花塞之前的短暫時(shí)間內(nèi)促進(jìn)空氣迅速卷入在抵達(dá)火花塞之前的短暫時(shí)間內(nèi)促進(jìn)空氣迅速卷入汽化的燃油中，形成可燃混合氣。同時(shí)結(jié)合活塞的汽化的燃油中，形成可燃混合氣。同時(shí)結(jié)合活塞的向上運(yùn)動(dòng)，由翻滾氣流將可燃混合氣帶往火花塞，向上運(yùn)動(dòng)，由翻滾氣流將可燃混合氣帶往火花塞，并在火花塞附近區(qū)域聚集形成濃的可燃混合氣，而并在火花塞附近區(qū)域聚集形成濃的可燃混合氣，而在燃燒室的其它空間形成稀薄混合氣，從而實(shí)現(xiàn)混在燃燒室的其它空間形成稀薄混合氣，從而實(shí)現(xiàn)混合氣的分層和超稀薄燃燒。合氣的分層和超稀薄燃燒。 圖圖3 兩種工況下對(duì)噴油正時(shí)和油束特性的要求兩種工況下對(duì)噴油正時(shí)和油束特性的要求 當(dāng)

31、發(fā)動(dòng)機(jī)處于高工況時(shí)，采用的是變量調(diào)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高工況時(shí)，采用的是變量調(diào)節(jié)和均質(zhì)充量。應(yīng)盡可能減少油束沾濕活塞和節(jié)和均質(zhì)充量。應(yīng)盡可能減少油束沾濕活塞和氣缸壁面，否則會(huì)導(dǎo)致氣缸壁面，否則會(huì)導(dǎo)致HC排放增加，并且活塞排放增加，并且活塞壁面會(huì)向燃油提供汽化潛熱，從而喪失利用汽壁面會(huì)向燃油提供汽化潛熱，從而喪失利用汽化潛熱冷卻缸內(nèi)充量以提高容積效率的機(jī)會(huì)。化潛熱冷卻缸內(nèi)充量以提高容積效率的機(jī)會(huì)。同時(shí)要求油束的穿透深度應(yīng)當(dāng)大一些，以便擴(kuò)同時(shí)要求油束的穿透深度應(yīng)當(dāng)大一些，以便擴(kuò)大油束在氣缸內(nèi)的分布范圍，使其能有足夠的大油束在氣缸內(nèi)的分布范圍，使其能有足夠的空間和時(shí)間讓燃油和空氣進(jìn)行混合，形成均質(zhì)空間和時(shí)間

32、讓燃油和空氣進(jìn)行混合，形成均質(zhì)充量。故此時(shí)應(yīng)將噴油提早到吸氣沖程的前期。充量。故此時(shí)應(yīng)將噴油提早到吸氣沖程的前期。（沾濕在活塞和氣缸壁面的燃油因?yàn)闇囟鹊?，（沾濕在活塞和氣缸壁面的燃油因?yàn)闇囟鹊?，容易造成燃燒不全現(xiàn)象，形成容易造成燃燒不全現(xiàn)象，形成HC污染）污染） 3 GDI的燃油噴射系統(tǒng)的燃油噴射系統(tǒng) 現(xiàn)代現(xiàn)代GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射系統(tǒng)主要采用汽油高發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射系統(tǒng)主要采用汽油高壓噴射模式，使用由電磁驅(qū)動(dòng)的高壓渦流噴油壓噴射模式，使用由電磁驅(qū)動(dòng)的高壓渦流噴油器。高壓渦流噴油器的噴油壓力一般為器。高壓渦流噴油器的噴油壓力一般為58MPa(最高為最高為12MPa)4。這種噴油器的特點(diǎn)是。這種噴油器的特

33、點(diǎn)是在其噴油嘴的頭部設(shè)有一個(gè)在其噴油嘴的頭部設(shè)有一個(gè)特殊的渦流腔特殊的渦流腔，通過，通過該腔可產(chǎn)生一股強(qiáng)渦流，不僅對(duì)噴油嘴噴孔具有該腔可產(chǎn)生一股強(qiáng)渦流，不僅對(duì)噴油嘴噴孔具有自潔作用，使其可靠性得到提高，而且能使燃油自潔作用，使其可靠性得到提高，而且能使燃油噴束的一部分動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為水平的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，噴束的一部分動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為水平的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，從而降低了油束的穿透度，避免其沾濕活塞和缸從而降低了油束的穿透度，避免其沾濕活塞和缸套壁面。套壁面。 高壓渦流噴油器的另一個(gè)特點(diǎn)就是它的油束噴角高壓渦流噴油器的另一個(gè)特點(diǎn)就是它的油束噴角和射程主要依賴于噴油壓力和缸內(nèi)背壓，且后者的影和射程主要依賴于噴油壓力和缸

34、內(nèi)背壓，且后者的影響較大，因此它能根據(jù)不同負(fù)荷區(qū)的要求提供所需的響較大，因此它能根據(jù)不同負(fù)荷區(qū)的要求提供所需的噴霧形狀。在部分負(fù)荷時(shí)噴霧形狀。在部分負(fù)荷時(shí),燃油在壓縮行程后期噴燃油在壓縮行程后期噴射，缸內(nèi)噴射背壓較大，噴出的燃料被強(qiáng)制壓縮呈適射，缸內(nèi)噴射背壓較大，噴出的燃料被強(qiáng)制壓縮呈適宜分層燃燒的緊湊型。而在高負(fù)荷時(shí)，由于是在進(jìn)氣宜分層燃燒的緊湊型。而在高負(fù)荷時(shí)，由于是在進(jìn)氣行程早期噴射燃油，缸內(nèi)噴射背壓較小，噴霧呈現(xiàn)為行程早期噴射燃油，缸內(nèi)噴射背壓較小，噴霧呈現(xiàn)為中空擴(kuò)散的圓錐型，這樣不僅加快了噴霧在燃燒室內(nèi)中空擴(kuò)散的圓錐型，這樣不僅加快了噴霧在燃燒室內(nèi)的擴(kuò)散，而且使得它與周邊空氣的接觸面

35、積進(jìn)一步擴(kuò)的擴(kuò)散，而且使得它與周邊空氣的接觸面積進(jìn)一步擴(kuò)大，即便是在比較低的噴射壓力下，油束仍能保持原大，即便是在比較低的噴射壓力下，油束仍能保持原有的霧化水平，與進(jìn)入氣缸的空氣形成有效的混合，有的霧化水平，與進(jìn)入氣缸的空氣形成有效的混合，滿足均質(zhì)燃燒的要求。滿足均質(zhì)燃燒的要求。 在噴射系統(tǒng)中，噴油器噴嘴的結(jié)構(gòu)形式對(duì)在噴射系統(tǒng)中，噴油器噴嘴的結(jié)構(gòu)形式對(duì)噴霧質(zhì)量起著重要的影響，它是保證實(shí)現(xiàn)混合噴霧質(zhì)量起著重要的影響，它是保證實(shí)現(xiàn)混合氣分層與稀燃的關(guān)鍵部件。圖氣分層與稀燃的關(guān)鍵部件。圖4 為為GDI發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的各種噴油器噴嘴，所采用的各種噴油器噴嘴，a 為多孔內(nèi)開式噴為多孔內(nèi)開式噴嘴，其結(jié)

36、構(gòu)類似于柴油機(jī)噴嘴，但由于嘴，其結(jié)構(gòu)類似于柴油機(jī)噴嘴，但由于GDI發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于柴油機(jī)，故這種結(jié)構(gòu)動(dòng)機(jī)的噴射壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于柴油機(jī)，故這種結(jié)構(gòu)易于積炭堵塞，且霧化分層效果不好，燃燒時(shí)易于積炭堵塞，且霧化分層效果不好，燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑ビ植缓芊€(wěn)定，所以一般很少在火焰?zhèn)鞑ビ植缓芊€(wěn)定，所以一般很少在GDI 發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。動(dòng)機(jī)上使用。b 是外開式單孔針式噴嘴，據(jù)報(bào)道它能取消是外開式單孔針式噴嘴，據(jù)報(bào)道它能取消壓力室容積，并且在設(shè)計(jì)上更靈活，可同時(shí)兼壓力室容積，并且在設(shè)計(jì)上更靈活，可同時(shí)兼顧噴霧錐度、貫穿距離和燃油粒度的不同要顧噴霧錐度、貫穿距離和燃油粒度的不同要求，但它的密封性要差一些，曾用于早

37、期的求，但它的密封性要差一些，曾用于早期的GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)中。發(fā)動(dòng)機(jī)中。c 為內(nèi)開式旋流型噴嘴，在其內(nèi)部設(shè)有燃為內(nèi)開式旋流型噴嘴，在其內(nèi)部設(shè)有燃油旋流腔，燃油通過在其中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)渦流可油旋流腔，燃油通過在其中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)渦流可實(shí)現(xiàn)較好的噴霧形態(tài)和合適的貫穿度的配合。實(shí)現(xiàn)較好的噴霧形態(tài)和合適的貫穿度的配合。此外，由它噴射出的油束方向便于調(diào)整，方便此外，由它噴射出的油束方向便于調(diào)整，方便了其在氣缸頂上的布置，再加它不易積炭的特了其在氣缸頂上的布置，再加它不易積炭的特點(diǎn)，使其成為目前點(diǎn)，使其成為目前GDI發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴所采用的主發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴所采用的主要形式，在要形式，在GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛使用。發(fā)動(dòng)機(jī)上得

38、到廣泛使用。 圖圖4 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)采用的噴嘴方案的比較發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)采用的噴嘴方案的比較 4 GDI的燃燒系統(tǒng)的燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是GDI 開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于要兼顧大負(fù)荷均質(zhì)預(yù)混和中小負(fù)荷分層稀燃的不同于要兼顧大負(fù)荷均質(zhì)預(yù)混和中小負(fù)荷分層稀燃的不同要求，更增加了它的設(shè)計(jì)難度。已開發(fā)的要求，更增加了它的設(shè)計(jì)難度。已開發(fā)的GDI燃燒系燃燒系統(tǒng)，可以分為以下三類：統(tǒng)，可以分為以下三類： a. 油束控制燃燒系統(tǒng)（圖油束控制燃燒系統(tǒng)（圖5a） 燃油噴嘴靠近火燃油噴嘴靠近火花塞近距離花塞近距離 布置。噴油器安裝在氣缸中央，火花塞緊布置。噴油器安裝在

39、氣缸中央，火花塞緊靠燃油噴嘴位于燃油噴束的邊緣。噴射時(shí)，噴油器直靠燃油噴嘴位于燃油噴束的邊緣。噴射時(shí)，噴油器直接把燃油射向火花塞的電極。該布置方式可使燃油混接把燃油射向火花塞的電極。該布置方式可使燃油混合氣能在有限的空間內(nèi)產(chǎn)生有效的分層，并可保證當(dāng)合氣能在有限的空間內(nèi)產(chǎn)生有效的分層，并可保證當(dāng)整個(gè)燃燒室內(nèi)為稀薄混合氣時(shí)，火花塞周圍仍能形成整個(gè)燃燒室內(nèi)為稀薄混合氣時(shí)，火花塞周圍仍能形成可供點(diǎn)火的混合氣濃度，故這種混合氣形成方法被稱可供點(diǎn)火的混合氣濃度，故這種混合氣形成方法被稱為為“噴束引導(dǎo)法噴束引導(dǎo)法”。 但由于火花塞與油束之間的距離過近，但由于火花塞與油束之間的距離過近，使得可供混合氣生成所需

40、的時(shí)間太短，火花使得可供混合氣生成所需的時(shí)間太短，火花塞容易被液態(tài)燃油沾濕而造成積炭和點(diǎn)火困塞容易被液態(tài)燃油沾濕而造成積炭和點(diǎn)火困難，縮短了火花塞的使用壽命。同時(shí)，由于難，縮短了火花塞的使用壽命。同時(shí)，由于油束周圍可點(diǎn)燃混合氣的范圍較小，影響了油束周圍可點(diǎn)燃混合氣的范圍較小，影響了著火穩(wěn)定性，故這種燃燒系統(tǒng)未能被推廣使著火穩(wěn)定性，故這種燃燒系統(tǒng)未能被推廣使用。用。 圖圖5 現(xiàn)代現(xiàn)代GDI 燃燒系統(tǒng)的分類燃燒系統(tǒng)的分類 b. 壁面控制燃燒系統(tǒng)（圖壁面控制燃燒系統(tǒng)（圖5b） 噴油嘴遠(yuǎn)噴油嘴遠(yuǎn)離火花塞的遠(yuǎn)距離布置方式。噴油器被設(shè)置在離火花塞的遠(yuǎn)距離布置方式。噴油器被設(shè)置在進(jìn)氣門一側(cè)，相對(duì)應(yīng)的活塞凹坑

41、的開口也指向進(jìn)氣門一側(cè)，相對(duì)應(yīng)的活塞凹坑的開口也指向進(jìn)氣側(cè)，火花塞布置在中間，進(jìn)氣側(cè)，火花塞布置在中間， 采用具有特殊采用具有特殊形狀的立式進(jìn)氣道（圖形狀的立式進(jìn)氣道（圖8a），在進(jìn)氣行程中），在進(jìn)氣行程中吸入的空氣通過立式進(jìn)氣道被強(qiáng)制沿氣缸壁向吸入的空氣通過立式進(jìn)氣道被強(qiáng)制沿氣缸壁向下流動(dòng)，形成下流動(dòng)，形成逆滾流逆滾流，從而將噴射的燃油和蒸，從而將噴射的燃油和蒸發(fā)的燃油送到火花塞附近。進(jìn)氣道直立后，減發(fā)的燃油送到火花塞附近。進(jìn)氣道直立后，減少了進(jìn)氣阻力，提高了充氣效率，從而使發(fā)動(dòng)少了進(jìn)氣阻力，提高了充氣效率，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到進(jìn)一步的增大。機(jī)功率得到進(jìn)一步的增大。 在這種燃燒系統(tǒng)中，活塞頂

42、面通常被設(shè)計(jì)成弧狀在這種燃燒系統(tǒng)中，活塞頂面通常被設(shè)計(jì)成弧狀的曲線形，并在其上開有小型的球形燃燒室，當(dāng)噴油的曲線形，并在其上開有小型的球形燃燒室，當(dāng)噴油器將油束直接噴射到燃燒室內(nèi)時(shí)，它就可借助于球型器將油束直接噴射到燃燒室內(nèi)時(shí)，它就可借助于球型燃燒室凹坑壁面形狀并利用由立式進(jìn)氣道產(chǎn)生的逆向燃燒室凹坑壁面形狀并利用由立式進(jìn)氣道產(chǎn)生的逆向翻滾氣流翻滾氣流( 圖圖8a)，將燃油蒸氣導(dǎo)向火花塞，在火花塞，將燃油蒸氣導(dǎo)向火花塞，在火花塞間隙處形成合適濃度的混合氣。在壓縮過程中，擠流間隙處形成合適濃度的混合氣。在壓縮過程中，擠流使逆滾流得到加強(qiáng)，有利于燃燒的進(jìn)行。在燃燒過程使逆滾流得到加強(qiáng)，有利于燃燒的進(jìn)

43、行。在燃燒過程后期，逆擠流使火焰?zhèn)鞑サ脚艢忾T一側(cè)。這種混合氣后期，逆擠流使火焰?zhèn)鞑サ脚艢忾T一側(cè)。這種混合氣形成方式被稱為形成方式被稱為“壁面引導(dǎo)法壁面引導(dǎo)法”。目前三菱、豐田、。目前三菱、豐田、Nissan 等公司開發(fā)的機(jī)型均采用此燃燒系統(tǒng)，如圖等公司開發(fā)的機(jī)型均采用此燃燒系統(tǒng)，如圖6 為三菱為三菱GDI 頂部帶有球形凹坑的活塞，如圖頂部帶有球形凹坑的活塞，如圖7 為三為三菱菱GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油運(yùn)動(dòng)。 圖圖6 三菱三菱GDI 活塞活塞 圖7 三菱GDI發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油運(yùn)動(dòng) GDI與與MPI發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的比較發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的比較 圖圖8 缸內(nèi)滾流運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)滾流運(yùn)動(dòng) c. 氣流控

44、制燃燒系統(tǒng)（圖氣流控制燃燒系統(tǒng)（圖5c） 采用接近于臥采用接近于臥式的水平進(jìn)氣道，在缸內(nèi)產(chǎn)生順向的翻滾氣流式的水平進(jìn)氣道，在缸內(nèi)產(chǎn)生順向的翻滾氣流(圖圖8b)。它仍然使用遠(yuǎn)距離方式布置噴油器與火花塞，。它仍然使用遠(yuǎn)距離方式布置噴油器與火花塞，但是噴油器不再是直接將油束噴向活塞凹坑，而是但是噴油器不再是直接將油束噴向活塞凹坑，而是對(duì)準(zhǔn)燃燒室的中心噴向火花塞對(duì)準(zhǔn)燃燒室的中心噴向火花塞(但不朝向火花塞電但不朝向火花塞電極極)，并利用缸內(nèi)有組織的氣流運(yùn)動(dòng)與油束相互作，并利用缸內(nèi)有組織的氣流運(yùn)動(dòng)與油束相互作用，使發(fā)動(dòng)機(jī)在大部分工況范圍內(nèi)都能實(shí)行恰當(dāng)?shù)挠?，使發(fā)動(dòng)機(jī)在大部分工況范圍內(nèi)都能實(shí)行恰當(dāng)?shù)某淞糠謱雍?/p>

45、混合氣均質(zhì)化，這種混合氣形成的方式充量分層和混合氣均質(zhì)化，這種混合氣形成的方式被稱為被稱為“氣流引導(dǎo)法氣流引導(dǎo)法”。像。像FEV、AVL 公布的一些公布的一些開開發(fā)方案采用的就是這種燃燒系統(tǒng)。發(fā)方案采用的就是這種燃燒系統(tǒng)。 5 GDI氣流運(yùn)動(dòng)的組織氣流運(yùn)動(dòng)的組織 對(duì)進(jìn)氣行程和壓縮行程中缸內(nèi)瞬時(shí)流場(chǎng)對(duì)進(jìn)氣行程和壓縮行程中缸內(nèi)瞬時(shí)流場(chǎng)的控制是的控制是GDI發(fā)動(dòng)機(jī)研制中又一關(guān)鍵問題。原發(fā)動(dòng)機(jī)研制中又一關(guān)鍵問題。原則上必須要滿足以下兩點(diǎn)要求：則上必須要滿足以下兩點(diǎn)要求： 從微觀上要求在氣缸內(nèi)具有高強(qiáng)度的從微觀上要求在氣缸內(nèi)具有高強(qiáng)度的紊流，以促進(jìn)燃料與空氣的混合；紊流，以促進(jìn)燃料與空氣的混合； 在宏觀

46、上要求有控制的平均氣流流在宏觀上要求有控制的平均氣流流動(dòng)，以適合生成穩(wěn)定分層混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)中動(dòng)，以適合生成穩(wěn)定分層混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)中常采用的空氣運(yùn)動(dòng)形式主要有擠流、渦流和常采用的空氣運(yùn)動(dòng)形式主要有擠流、渦流和滾流三種，根據(jù)已發(fā)表的計(jì)算和試驗(yàn)資料顯滾流三種，根據(jù)已發(fā)表的計(jì)算和試驗(yàn)資料顯示，它們的運(yùn)動(dòng)變化對(duì)于混合氣的形成和發(fā)示，它們的運(yùn)動(dòng)變化對(duì)于混合氣的形成和發(fā)展有著很大的影響。展有著很大的影響。 a. 擠流擠流 增大擠流強(qiáng)度可以明顯提高燃燒增大擠流強(qiáng)度可以明顯提高燃燒期火焰的傳播速度，縮短燃燒時(shí)間，而且擠期火焰的傳播速度，縮短燃燒時(shí)間，而且擠流不會(huì)引起充氣效率的降低，受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷流不會(huì)引起充氣效率

47、的降低，受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的影響也較小，曾一度是形成紊流的和轉(zhuǎn)速的影響也較小，曾一度是形成紊流的主要途徑。主要途徑。 b. 渦流渦流 其特點(diǎn)是在壓縮過程中持續(xù)時(shí)間其特點(diǎn)是在壓縮過程中持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，在缸內(nèi)的徑向發(fā)散少，對(duì)保持混合氣的長(zhǎng)，在缸內(nèi)的徑向發(fā)散少，對(duì)保持混合氣的相對(duì)集中和分層有利；缺點(diǎn)是不利于油氣的相對(duì)集中和分層有利；缺點(diǎn)是不利于油氣的混合，必須靠活塞頂部燃燒室束口或活塞頂混合，必須靠活塞頂部燃燒室束口或活塞頂上的特殊形狀，在上止點(diǎn)附近利用擠流與渦上的特殊形狀，在上止點(diǎn)附近利用擠流與渦流相交，從而在燃燒室內(nèi)形成較強(qiáng)的紊流來流相交，從而在燃燒室內(nèi)形成較強(qiáng)的紊流來促進(jìn)燃油的蒸發(fā)混合，而且過強(qiáng)的

48、渦流會(huì)把促進(jìn)燃油的蒸發(fā)混合，而且過強(qiáng)的渦流會(huì)把大油滴甩向氣缸壁，形成濕壁效應(yīng)，不利于大油滴甩向氣缸壁，形成濕壁效應(yīng)，不利于燃燒。渦流經(jīng)常是被用在由噴油引導(dǎo)的燃燒燃燒。渦流經(jīng)常是被用在由噴油引導(dǎo)的燃燒系統(tǒng)中。系統(tǒng)中。 c. 滾流滾流 其特點(diǎn)是存在著較大的速度梯度，便其特點(diǎn)是存在著較大的速度梯度，便于油束的縱向引導(dǎo)，在上止點(diǎn)附近有助于加強(qiáng)紊流于油束的縱向引導(dǎo)，在上止點(diǎn)附近有助于加強(qiáng)紊流強(qiáng)度，容易轉(zhuǎn)變?yōu)樾∫?guī)模的紊流來促進(jìn)油氣混合。強(qiáng)度，容易轉(zhuǎn)變?yōu)樾∫?guī)模的紊流來促進(jìn)油氣混合。在壓縮沖程中滾流具有加速旋轉(zhuǎn)的特性，能提高近在壓縮沖程中滾流具有加速旋轉(zhuǎn)的特性，能提高近壁面氣流速度，從而促進(jìn)壁面油膜的蒸發(fā)。但

49、由于壁面氣流速度，從而促進(jìn)壁面油膜的蒸發(fā)。但由于燃燒室的曲面導(dǎo)向作用，滾流往往容易衰減成大尺燃燒室的曲面導(dǎo)向作用，滾流往往容易衰減成大尺度的二次流結(jié)構(gòu)，使得保持穩(wěn)定的混合氣分層變得度的二次流結(jié)構(gòu)，使得保持穩(wěn)定的混合氣分層變得困難，同時(shí)設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)造成火花塞間隙的平均流困難，同時(shí)設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)造成火花塞間隙的平均流速過高而引起較大的循環(huán)變動(dòng)。因而采用滾流為主速過高而引起較大的循環(huán)變動(dòng)。因而采用滾流為主的的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)要比采用渦流為主的發(fā)動(dòng)機(jī)要比采用渦流為主的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)變動(dòng)大。變動(dòng)大。 上述流場(chǎng)結(jié)構(gòu)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際的上述流場(chǎng)結(jié)構(gòu)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)中都被采用或綜合利

50、用。如三菱發(fā)動(dòng)機(jī)中都被采用或綜合利用。如三菱采用反滾流結(jié)構(gòu)，豐田采用渦流結(jié)構(gòu)，采用反滾流結(jié)構(gòu)，豐田采用渦流結(jié)構(gòu)，Yamada 提出斜渦流，即渦流和滾流的綜合提出斜渦流，即渦流和滾流的綜合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 擠流擠流渦流渦流滾流滾流 6 GDI的排放特性的排放特性 GDI 面臨的主要排放問題是面臨的主要排放問題是UBHC和和NOX。 6.1 中小負(fù)荷下未燃碳?xì)浠衔镏行∝?fù)荷下未燃碳?xì)浠衔?UBHC)的排放的排放 由于由于GDI油氣的混合主要是依靠油氣的混合主要是依靠噴霧噴霧和缸內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)和缸內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)，與冷起動(dòng)時(shí)的低溫關(guān)，與冷起動(dòng)時(shí)的低溫關(guān)系不大，所以冷起動(dòng)時(shí)無需過量供油，有系不大，所以冷起動(dòng)時(shí)

51、無需過量供油，有效地解決了效地解決了PFI 冷起動(dòng)時(shí)冷起動(dòng)時(shí)UBHC排放過多排放過多的問題。但是的問題。但是GDI在中小負(fù)荷的情況下，在中小負(fù)荷的情況下，其未燃碳?xì)浠衔锏呐欧湃匀惠^多。其未燃碳?xì)浠衔锏呐欧湃匀惠^多。 主要原因是：主要原因是： GDI 在此工況采用的是在此工況采用的是分層稀薄燃燒，燃油在壓縮行程后期被噴射分層稀薄燃燒，燃油在壓縮行程后期被噴射入氣缸內(nèi)，所需的霧化時(shí)間不足，油氣不能入氣缸內(nèi)，所需的霧化時(shí)間不足，油氣不能充分混合，在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生局部混合氣過充分混合，在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生局部混合氣過濃。濃。大量的濃混合氣集中在火花塞附近，大量的濃混合氣集中在火花塞附近，使得火焰在向周圍稀

52、混合氣傳播時(shí)，因混合使得火焰在向周圍稀混合氣傳播時(shí)，因混合氣過稀而熄滅。氣過稀而熄滅。稀薄燃燒造成氣缸內(nèi)溫度稀薄燃燒造成氣缸內(nèi)溫度偏低，不利于未燃碳?xì)浠衔镫S后的繼續(xù)氧偏低，不利于未燃碳?xì)浠衔镫S后的繼續(xù)氧化。化。 由于由于GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較高，使得殘發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較高，使得殘留在狹縫容積中的留在狹縫容積中的HC 增加。增加。使用高使用高EGR 率導(dǎo)致燃燒變差。率導(dǎo)致燃燒變差。目前目前GDI 產(chǎn)品的燃燒系產(chǎn)品的燃燒系統(tǒng)主要采用統(tǒng)主要采用“壁面引導(dǎo)法壁面引導(dǎo)法”，該系統(tǒng)噴霧容，該系統(tǒng)噴霧容易易與活塞頂和缸壁發(fā)生碰撞，而缸壁的溫度又與活塞頂和缸壁發(fā)生碰撞，而缸壁的溫度又較低，從而導(dǎo)致燃油在著火前

53、來不及完全蒸較低，從而導(dǎo)致燃油在著火前來不及完全蒸發(fā)，引起較多的發(fā)，引起較多的UBHC 排放。排放。 三菱公司采取二次燃燒早期激活催化劑及采三菱公司采取二次燃燒早期激活催化劑及采用反應(yīng)式排氣管等措施來減少用反應(yīng)式排氣管等措施來減少HC 排放。兩次燃燒排放。兩次燃燒是指在發(fā)動(dòng)機(jī)冷車怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了在壓縮行程后是指在發(fā)動(dòng)機(jī)冷車怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了在壓縮行程后期噴射燃油外，在做功行程后期再次噴射少量的燃期噴射燃油外，在做功行程后期再次噴射少量的燃油，在缸內(nèi)高溫高壓氣體的作用下點(diǎn)火燃燒并使排油，在缸內(nèi)高溫高壓氣體的作用下點(diǎn)火燃燒并使排氣溫度提高。當(dāng)排氣門打開后這一燃燒過程可以移氣溫度提高。當(dāng)排氣門打開后這

54、一燃燒過程可以移至反應(yīng)式排氣歧管中，補(bǔ)充空氣，加速燃燒。采用至反應(yīng)式排氣歧管中，補(bǔ)充空氣，加速燃燒。采用兩次燃燒技術(shù)，可很快達(dá)到催化器的起燃溫度，并兩次燃燒技術(shù)，可很快達(dá)到催化器的起燃溫度，并通過反應(yīng)式排氣管可大幅度降低通過反應(yīng)式排氣管可大幅度降低HC、NOx的排放，的排放，降幅達(dá)到日本現(xiàn)行法規(guī)的降幅達(dá)到日本現(xiàn)行法規(guī)的80%3。圖。圖9為催化器的為催化器的催化溫度比較。催化溫度比較。 圖圖9 催化溫度比較催化溫度比較 6.2 NOX的排放和后處理的排放和后處理 雖然雖然GDI采用了稀薄燃燒技術(shù)而使氣缸內(nèi)反應(yīng)區(qū)采用了稀薄燃燒技術(shù)而使氣缸內(nèi)反應(yīng)區(qū)的溫度下降的溫度下降(從從NOX的生成原理上來說可減

55、少的生成原理上來說可減少NOX的的生成量生成量)，但由于，但由于GDI 的混合氣由濃到稀呈分層狀的混合氣由濃到稀呈分層狀態(tài)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)空燃比為態(tài)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)空燃比為1附近的偏濃區(qū)域，附近的偏濃區(qū)域，使這些區(qū)域的使這些區(qū)域的NOX 排放增加，而較高的壓縮比和較排放增加，而較高的壓縮比和較快的反應(yīng)放熱率也是引起快的反應(yīng)放熱率也是引起NOX排放升高的一個(gè)原因。排放升高的一個(gè)原因。此外，由于此外，由于GDI 本質(zhì)上仍是稀薄燃燒的一種實(shí)現(xiàn)方本質(zhì)上仍是稀薄燃燒的一種實(shí)現(xiàn)方式，所以它仍受到稀薄燃燒式，所以它仍受到稀薄燃燒NOX 催化轉(zhuǎn)化問題的困催化轉(zhuǎn)化問題的困擾。擾。 一般來說，一般來說，GDI

56、 大部分工況都處于部分大部分工況都處于部分負(fù)荷，它的負(fù)荷，它的NOX 排放量約占總排量的一半，排放量約占總排量的一半，發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于稀空燃比的工作條件下，導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于稀空燃比的工作條件下，導(dǎo)致廢氣排氣中含氧較多而且排放溫度也較致廢氣排氣中含氧較多而且排放溫度也較低，致使傳統(tǒng)的三元催化器的轉(zhuǎn)化效率不高低，致使傳統(tǒng)的三元催化器的轉(zhuǎn)化效率不高并且起燃困難，限制了它在并且起燃困難，限制了它在GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。所以，如何解決稀燃條件下應(yīng)用。所以，如何解決稀燃條件下NOX 排放排放的后處理也是的后處理也是GDI 的一大難題。的一大難題。 目前，目前，GDI 對(duì)對(duì)NOX 排放的控制主要依

57、靠排放的控制主要依靠EGR 和稀燃和稀燃NOX 催化轉(zhuǎn)化器，其中后者的催化轉(zhuǎn)化器，其中后者的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。 部分負(fù)荷不使用部分負(fù)荷不使用EGR 時(shí)，時(shí)，GDI 的的NOX 的排放水平與的排放水平與PFI 相差不多。但由于相差不多。但由于GDI可實(shí)可實(shí)現(xiàn)超稀薄分層燃燒，較稀的空燃比使得缸內(nèi)現(xiàn)超稀薄分層燃燒，較稀的空燃比使得缸內(nèi)的富裕氧氣較多，從而允許使用高的的富裕氧氣較多，從而允許使用高的EGR 率，充分降低率，充分降低NOX 排放量，并且燃燒特性不排放量，并且燃燒特性不會(huì)因?yàn)闀?huì)因?yàn)镋GR 而惡化。而惡化。 據(jù)試驗(yàn)表明，在燃油經(jīng)濟(jì)性改善保持不據(jù)試驗(yàn)表明，在燃油經(jīng)濟(jì)性改善

58、保持不變的情況下，變的情況下，GDI 的的EGR可高達(dá)可高達(dá)40%4。雖。雖然如此，但然如此，但EGR 始終還是不能在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)始終還是不能在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷范圍內(nèi)減少轉(zhuǎn)速負(fù)荷范圍內(nèi)減少NOX 排放量，所以單靠排放量，所以單靠EGR 是不能滿足更為嚴(yán)格的是不能滿足更為嚴(yán)格的Euro 和和Euro排放法規(guī)的，進(jìn)一步降低排放法規(guī)的，進(jìn)一步降低NOX 排放就排放就必需開發(fā)在稀燃條件下的必需開發(fā)在稀燃條件下的NOX 催化轉(zhuǎn)化技催化轉(zhuǎn)化技術(shù)。術(shù)。 目前在稀薄燃燒目前在稀薄燃燒NOX催化轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域催化轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，內(nèi)，NOX的吸藏還原技術(shù)使用較多。這項(xiàng)技的吸藏還原技術(shù)使用較多。這項(xiàng)技術(shù)主要是利用一些

59、化學(xué)物質(zhì)可在富氧的條件術(shù)主要是利用一些化學(xué)物質(zhì)可在富氧的條件下，通過催化劑的作用與下，通過催化劑的作用與NOX 產(chǎn)生反應(yīng)，以產(chǎn)生反應(yīng)，以硝酸鹽的形式將其存儲(chǔ)起來，而在貧氧的條硝酸鹽的形式將其存儲(chǔ)起來，而在貧氧的條件下又可將其釋放還原。它是以件下又可將其釋放還原。它是以Pt作為儲(chǔ)存作為儲(chǔ)存還原還原NOX 的主要催化劑，以堿金屬、堿土金的主要催化劑，以堿金屬、堿土金屬或稀土金屬作為儲(chǔ)存屬或稀土金屬作為儲(chǔ)存NOX 的成分的成分(以以M 表表示示)。 它的工作原理如圖它的工作原理如圖10 所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以稀混合所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以稀混合氣工作時(shí)，其排氣中氣工作時(shí)，其排氣中O2 含量迅速增加，存儲(chǔ)器通過含量

60、迅速增加，存儲(chǔ)器通過催化劑催化劑Pt 將將NO 氧化成氧化成NO2，隨后生成的，隨后生成的NO2被堿土被堿土金屬氧化物表面吸收，形成硝酸鹽，存儲(chǔ)在以金屬氧化物表面吸收，形成硝酸鹽，存儲(chǔ)在以M表示表示的存儲(chǔ)元素中。實(shí)驗(yàn)證明，存儲(chǔ)元素的金屬堿性越的存儲(chǔ)元素中。實(shí)驗(yàn)證明，存儲(chǔ)元素的金屬堿性越強(qiáng)，其所能存儲(chǔ)的強(qiáng)，其所能存儲(chǔ)的NOX 量越多，并且越穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)量越多，并且越穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)生變化，改用濃混合氣工作時(shí)，排氣中動(dòng)機(jī)工況發(fā)生變化，改用濃混合氣工作時(shí)，排氣中O2含量減少，生成的硝酸鹽就會(huì)在超過含量減少，生成的硝酸鹽就會(huì)在超過100的溫度的溫度下開始分解，在催化劑下開始分解，在催化劑Pt的作用下