未來汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施

1、汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施1.汽油機及其節(jié)能排放控制技術現(xiàn)狀2.汽油機技術及其節(jié)能排放控制發(fā)展趨勢 2.1汽油機GDI技術及其排放控制措施 2.2均質(zhì)混和氣壓燃技術HCCI汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油使用現(xiàn)狀 目前, 轎車汽油機廣泛應用電控燃油噴射、三元催化凈化、多氣門、陶瓷絕熱件、可變技術和稀薄燃燒等技術。 隨著計算機、傳感技術的進步, 電子控制技術在轎車用汽油機上得到了廣泛應用。通過電子控制不僅對燃油噴射、點火正時、廢氣再循環(huán)EGR、空調(diào)、風扇等進行優(yōu)化控制, 而且可對整個發(fā)動機和變速器進行集中控制, 即發(fā)動機管理系統(tǒng)。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油使用現(xiàn)狀 多氣門

2、結構能改善發(fā)動機的換氣特性, 使進排氣過程更加平穩(wěn), 燃燒過程更迅速、更完全, 從而提高性能和降低油耗。汽油機采用多氣門技術后,可明顯降低HC和NOx的排放, 降低油耗7%左右。 廢氣渦輪增壓中冷技術結合電控技術可有效提高汽油機充氣量和充氣效率, 從而提高升功率并降低油耗。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油使用現(xiàn)狀 目前排氣后處理技術主要包括EGR、氧化催化技術、脫NOx催化劑等。 采用氧傳感器+三元催化轉換器(TWC)不僅可將尾氣中的CO、HC氧化為CO2和H2O, 而且可將還原為無害的N2, 使有害成分得到較為徹底地凈化。是目前一段時間降低尾氣排放的最有效措施。在基礎上采用電加熱催化裝

3、置可在發(fā)動機起動時, 使催化劑迅速達到工作溫度, 減少冷起動和有害物質(zhì)的排放。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油發(fā)展趨勢 汽油機未來的發(fā)展趨勢可概括為高功率、大轉矩、低油耗、低排放。 針對現(xiàn)今的汽油機使用情況，對缸內(nèi)直噴GDI（gasoline direct injection）技術和均質(zhì)混和氣壓燃HCCI（homogeneous charge compression ignition）做以下重點介紹。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術 缸內(nèi)直噴GDI （gasoline direct injection）汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動

4、機與一般汽油發(fā)動機的主要區(qū)別在于汽油噴射的位置，缸內(nèi)噴注式汽油發(fā)動機是在氣缸內(nèi)噴注汽油，它將噴油嘴安裝在燃燒室內(nèi)，將汽油直接噴注在氣缸燃燒室內(nèi)。 汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術 工作機理：由于機內(nèi)的活塞頂部一半是球形，另一半是壁面，空氣從氣門沖進來后在活塞的壓縮下形成一股渦流運動，當壓縮行程行將結束時，在燃燒室頂部的噴油嘴開始噴油，汽油與空氣在渦流運動的作用下形成混合氣，這種急速旋轉的混合氣是分層次的，越接近火花塞越濃，易于點火作功。 缸內(nèi)直噴分層燃燒系統(tǒng) 同常規(guī)汽油機空燃比為10:120:1的混合氣點火范圍相比，分層稀燃發(fā)動機在空燃比超過50:1時仍能點火燃燒，可以實現(xiàn)極

5、高的燃油經(jīng)濟性，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?不同環(huán)境溫度下啟動GDI和MPI（multi points injection）汽油機所需的噴射量比較汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術GDI傳統(tǒng)MPI啟動需要噴射量冷卻水溫度 deg. C-50-30-101030507090 分層燃燒與傳統(tǒng)發(fā)動機排放比較汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術 汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術 GDI發(fā)動機的優(yōu)勢 缸內(nèi)燃油噴射定時和進氣運動更易實現(xiàn)混合氣分層。 燃油噴射霧化混合氣的形成質(zhì)量改善，進氣溫度影響較小，充氣效率提高。 可以采用高的壓縮比或高的增壓比，或同等情況下降低

6、對燃料辛烷值的要求。 取消節(jié)氣門，減少泵氣損失，發(fā)動機的經(jīng)濟性改善 高壓縮比時缸內(nèi)混合氣的溫度壓力提高，改善了點火和燃燒條件，可降低冷起動時未燃碳氫排放。 便于采用多次噴射、后噴射等冷起動排放控制策略。 通過后燃噴射等提高排氣溫度及能量，提高增壓器的快速響應性能。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術 GDI發(fā)動機的問題和困難 難以在全部運轉范圍內(nèi)實現(xiàn)混合氣理想的分層； 噴油器內(nèi)置氣缸內(nèi)，噴孔容易結垢，影響噴霧特性和噴油量； 低負荷時HC排放高，高負荷時NOx排放高，有碳煙生成； 部分負荷時混合氣稀于理論空燃比，三效催化器轉化效率下降，需采用選擇性催化轉化技術； 氣缸和燃油系統(tǒng)磨損

7、增加。GDI應用：Volkswagen的FSI（燃油分層噴射）發(fā)動機汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機GDI技術汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機HCCI技術 均質(zhì)混和氣壓燃燒HCCI （homogeneous charge compression ignition）汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機HCCI技術 與傳統(tǒng)的汽油機相比, HCCI方式采用均勻的空氣與燃料混合氣, 采用壓燃著火, 但混合氣充量是均質(zhì)的。發(fā)動機的燃燒, 需要燃油與空氣均質(zhì)混合, 混合氣在壓縮沖程活塞接近上止點的時刻,自動起火燃燒。這種燃燒方式的特征, 既有傳統(tǒng)汽油機的混合氣均質(zhì)混合, 又有傳統(tǒng)柴油機

8、的壓燃式工作。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機HCCI技術 通過試驗證明, 無論采用燃用汽油還是柴油,HCCI發(fā)動機在節(jié)能與排放方面都具有卓越的優(yōu)點： 熱效率較高； 燃油經(jīng)濟性好； NOx濃度較低； 無微粒排放燃燒； 噴油系統(tǒng)設計簡單。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 HCCI在內(nèi)燃機上的應用有著廣闊的前景, 但目前還有許多問題有待進一步解決, 主要有: 著火定時的控制 燃燒速率的控制 發(fā)動機的冷起動 需要研究開發(fā)一種有效的控制系統(tǒng)或控制策略, 解決和的排放問題, 特別是在低負荷下的排放問題 需開發(fā)一種快速響應控制系統(tǒng), 使發(fā)電機快速轉化工況時保持著火定時的穩(wěn)定 需開發(fā)一種新的燃料和空氣的閉環(huán)控制系統(tǒng), 以保證在全工況范圍內(nèi)實現(xiàn)燃燒的優(yōu)化等。汽油機發(fā)展趨勢及節(jié)能減排控制措施 汽油機HCCI技術