基于进气道燃油喷射和缸内燃油直接喷射策略的汽油机排放和燃油经济性的分析

基于进气道燃油喷射和缸内燃油直接喷射策略的汽油机排放和燃油经济性的分析

随着汽车排放法规日益严格，开发出了双喷射系统（组合端口喷射和直接燃油喷射）、分体喷射策略（单次和多次直接燃油喷射）以及使气缸内产生强烈空气运动的不同进气系统等解决方案。这些解决方案的目的是在均匀性和温度方面改善缸内混合物的制备情况，从而改善发动机燃烧质量，提高发动机的热效率和燃油经济性，同时降低发动机排放。介绍了基于双喷射系统小型单缸直喷汽油机的燃烧过程、燃烧效率和排放情况。为改善其燃烧过程，结合进气道端口喷射（PFI）和缸内后期燃油直接喷射（DI）策略进行了大量试验。试验选择了几个稳态点来表征典型发动机的使用条件，逐渐改变直接喷射正时以找到最佳喷射正时，从而获得最佳缸内条件，最终在发动机不同转速和负荷条件下实现最佳效率。

介绍了汽油缸内直喷汽油机在单一早期DI和PFI/后期DI两种喷射策略下燃烧过程、燃油经济性和排放情况。在第1种喷射策略中，早期使用单一DI来实现燃油混合物内各种成分混合均匀；在第2种喷射策略中，当进气门关闭时，使用进气道燃油喷射器将70%的燃油喷入进气歧管，剩余的30%燃油在压缩冲程后期通过具有中空锥形喷雾器的压电喷射器直接喷入气缸中。研究结果表明：①在PFI/后期DI工作期间，后期DI喷射定时直接影响汽油机燃烧过程、燃油经济性和排放；②当后期DI使用最佳喷射正时时，将使火焰传播更快，爆震燃烧趋势更小，燃烧过程可在上止点（TDC）附近发生，以获得最大效率；③若后期DI延迟，则CO和PM排放量则增加；④在排放方面，与单一早期DI相比，PFI/后期DI在1000r/min、0.883MPa条件下净燃油消耗率（NISFC）显著降低，约降低 9%；⑤在 2000r/min和3000r/min条件下，由于燃烧效率较低，因此采用PFI/后期DI的NISFC汽油机效率比采用单一早期DI汽油机略高；⑥与单一早期DI汽油机相比，PFI/后期DI汽油机产生的PM排放显著降低，CO排放量较高，UHC排放较低。

Reza Golzari et al SAE 2016-01-2174.

编译：张帅