第二屆直噴增壓發(fā)動機技術論壇課件

1、第二屆直噴增壓發(fā)動機技術論壇第二屆直噴增壓發(fā)動機技術論壇參會心得參會心得動力總成研究院動力總成研究院1目錄一、大眾新技術二、高壓噴射系統(tǒng)三、早燃問題研究2一、大眾新技術1.研究背景 基于越來越嚴格的排放法規(guī)（PM和PN的要求），直噴汽油發(fā)動機也面臨著PM、PN超標的情況；并且由于終端市場對低俗扭矩的需求，汽油機的開發(fā)也面臨著低俗高負荷工況的早燃、爆震、超級爆震的風險；以及法規(guī)對油耗的要求越來越嚴格，為應對這些困難，大眾汽車首先在其Q5車型上應用了多項新技術。2.雙噴射系統(tǒng) 雙噴射系統(tǒng)顧名思義，同時具備直噴系統(tǒng)和氣道噴射系統(tǒng)。 2.1雙噴射系統(tǒng)的特點： （1）減少顆粒物排放以及機油被燃油稀釋的程

2、度、減輕爆震傾向，對噴射次數(shù)和噴射方式進行熱力學優(yōu)化。 （2）避免長時間氣道噴射后噴嘴上形成燃油積炭，激活短時直噴，對油嘴進行沖洗。3一、大眾新技術2.2雙噴射系統(tǒng)工作模式 4一、大眾新技術起動模式 暖機模式 部分負荷與高負荷模式 應急預案 1.起動時缸內(nèi)直噴 。2.起動后怠速時在壓縮行程中三次缸內(nèi)直噴 。 暖機時在進氣行程和壓縮行程中各一次缸內(nèi)直噴，同時推遲點火提前角。 1.暖機后（水溫大于45C）部分負荷時氣道噴射，油氣混合較直噴更充分，以達到快速高效燃燒的目的，同時可以避免直噴方式高壓油泵的功率損耗 。2.高負荷時在進氣行程和壓縮行程中各一次缸內(nèi)直噴 。 一旦其中的一套噴射系統(tǒng)失效，另一

3、套噴射系統(tǒng)接管，確保車輛運行 。5一、大眾新技術3可變氣門升程 3.1結構 目前主流的可變氣門升程為一軸兩凸輪形式，結構如下圖所示：6一、大眾新技術3.2米勒循環(huán) 3.2.1 背景 傳統(tǒng)發(fā)動機的壓縮行程壓縮比與作功行程膨脹比(倒數(shù))相同 ，提高膨脹比可以提高發(fā)動機效率，但同時壓縮比會相應提高 ，高增壓發(fā)動機爆震傾向已經(jīng)很明顯，高壓縮比會加劇爆震，甚至造成早燃 。 3.2.2 技術特點 （1）提高幾何壓縮比（9.6-11.7）的同時使用可變進氣門升程系統(tǒng)，在部分負荷工況下啟用 “小”進氣凸輪，進氣門在下止點前很早就關閉，進氣量少，實際壓縮比小，這樣既避免了高壓縮比帶來的爆震甚至早燃的風險，又能降

4、低油耗。而在作功行程，正常的排氣凸輪保持正常的大的幾何膨脹比，動力大。 （2）高負荷時仍然切換回正常的進氣凸輪工作，由于基本壓縮比較高，因此需要通過減少進氣量/噴油量限制最大功率以保護發(fā)動機。 7一、大眾新技術4 電控節(jié)溫器 4.1結構8一、大眾新技術 4.2特點 電機控制的旋轉滑閥取代節(jié)溫器，可使暖機的速度更快，發(fā)動機的水溫控制更精確更迅速，從而達到發(fā)動機冷卻適度同時降低摩擦減少燃油消耗的效果 5 缸蓋與排氣歧管一體化 5.1結構9一、大眾新技術5.2技術特點高負荷工況下取消保護渦輪的全負荷加濃工況，采用更稀的空燃比，從而改善燃油經(jīng)濟性 在熱管理系統(tǒng)中承擔著很重要的功能，可以加快暖機和暖風速

5、度，同時減少散熱損失，從而縮短氧傳感器、三元催化和渦輪增壓器達到最佳工作溫度的時間 10二、高壓噴油系統(tǒng)1.背景 為了應對汽油直噴發(fā)動機存在的PM/PN、早燃、油耗等問題，德爾福設計了400bar的燃油噴射系統(tǒng)，并進行多次噴射。2.成效 2.1有效鑒定排放物中的PM/PN 提高噴射壓力，有效的提高了汽油在缸內(nèi)的霧化效果，尤其是噴油終止時刻時的霧化效果，使汽油可以充分燃燒，減少PM/PN的的排放。 11二、高壓噴油系統(tǒng)12二、高壓噴油系統(tǒng) 2.2有效減少早燃、爆震傾向 良好的霧化效果不再會導致缸內(nèi)油氣的局部溫度過高，從而使燃燒更均勻，有效的減少的早燃、爆震傾向。 50bar 200bar 400

6、bar 2.3減低CO2的排放 目前汽車油耗的檢測方式主要通過排放中的二氧化碳量進行推算，提高噴射壓力，油氣燃燒更充分，可適當?shù)奶岣邉恿π裕@就意味著同樣的動力性下，高壓噴射系統(tǒng)可更省油。13三、早燃問題研究1.研究背景 近年來，終端市場對發(fā)動機低速扭矩的需求越來越大，這對直噴汽油發(fā)動機產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)，其中非常重要一項就是早燃問題，低速大負荷工況下的早燃現(xiàn)象尤為突出。2.引起早燃的因素 早燃是指缸內(nèi)燃燒早于點火正時，其主要原因為汽缸在壓縮沖程過程中，局部溫度過高，引起油氣在點火正時前燃燒。3.有效降低早燃幾率的方法 3.1減小油嘴孔徑，加大噴射壓力 前面提到過，減小孔徑、加大噴射壓力，可有效

7、的提高汽油霧化效果，從而使油氣混合更均勻，稀釋局部的過高溫度。14三、早燃問題研究 3.2采用高滾流氣道 增加滾流比可增加油氣在汽缸內(nèi)的流動速率，有助于提升熱效率，并能均勻降低缸內(nèi)溫度。 3.3減小高負荷空曠的氣門重疊角 高負荷是早燃的高發(fā)工況，氣門重疊角過大會導致進排氣都不暢，從而引起缸內(nèi)溫度過高，減小氣門重疊角可有效降低缸內(nèi)溫度，從而降低早燃概率。 3.4使用低密度機油、合成機油 經(jīng)過潤英聯(lián)常年的試驗，表明目前機油添加劑中鈣成分是增加早燃概率，但減少鈣成分會減低機油的清潔效果。含鈣量高的機油易從活塞環(huán)間隙進入缸內(nèi)形成結焦，導致結焦處的溫度高。 試驗表明磷成分可有效降低早燃幾率，但法規(guī)對機油中磷含量有嚴格要求，固無法通過磷降低早燃幾率。 15三、早燃問題研究 目前潤英聯(lián)正在進行鎂成分的機油添加劑的試驗，經(jīng)過初步的試驗結果，鎂可有效降低早燃傾向。 3.5嚴格控制曲軸箱壓力和PCV通氣量 采用電控PCV可精確控制曲軸箱壓力，從而降低機油反串量，從而降低早燃傾向。3.6加強氣門鼻梁處