未来汽油机发展趋势及节能减排控制措施

1、汽油机发展趋势及节能减排控制措施1.汽油机及其节能排放控制技术现状2.汽油机技术及其节能排放控制发展趋势 2.1汽油机GDI技术及其排放控制措施 2.2均质混和气压燃技术HCCI汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油使用现状 目前, 轿车汽油机广泛应用电控燃油喷射、三元催化净化、多气门、陶瓷绝热件、可变技术和稀薄燃烧等技术。 随着计算机、传感技术的进步, 电子控制技术在轿车用汽油机上得到了广泛应用。通过电子控制不仅对燃油喷射、点火正时、废气再循环EGR、空调、风扇等进行优化控制, 而且可对整个发动机和变速器进行集中控制, 即发动机管理系统。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油使用现状 多气门

2、结构能改善发动机的换气特性, 使进排气过程更加平稳, 燃烧过程更迅速、更完全, 从而提高性能和降低油耗。汽油机采用多气门技术后,可明显降低HC和NOx的排放, 降低油耗7%左右。 废气涡轮增压中冷技术结合电控技术可有效提高汽油机充气量和充气效率, 从而提高升功率并降低油耗。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油使用现状 目前排气后处理技术主要包括EGR、氧化催化技术、脱NOx催化剂等。 采用氧传感器+三元催化转换器(TWC)不仅可将尾气中的CO、HC氧化为CO2和H2O, 而且可将还原为无害的N2, 使有害成分得到较为彻底地净化。是目前一段时间降低尾气排放的最有效措施。在基础上采用电加热催化装

3、置可在发动机起动时, 使催化剂迅速达到工作温度, 减少冷起动和有害物质的排放。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油发展趋势 汽油机未来的发展趋势可概括为高功率、大转矩、低油耗、低排放。 针对现今的汽油机使用情况，对缸内直喷GDI（gasoline direct injection）技术和均质混和气压燃HCCI（homogeneous charge compression ignition）做以下重点介绍。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术 缸内直喷GDI （gasoline direct injection）汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术缸内喷注式汽油发动

4、机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，缸内喷注式汽油发动机是在气缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内。 汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术 工作机理：由于机内的活塞顶部一半是球形，另一半是壁面，空气从气门冲进来后在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程行将结束时，在燃烧室顶部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋转的混合气是分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火作功。 缸内直喷分层燃烧系统 同常规汽油机空燃比为10:120:1的混合气点火范围相比，分层稀燃发动机在空燃比超过50:1时仍能点火燃烧，可以实现极

5、高的燃油经济性，具有很大的发展潜力。 不同环境温度下启动GDI和MPI（multi points injection）汽油机所需的喷射量比较汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术GDI传统MPI启动需要喷射量冷却水温度 deg. C-50-30-101030507090 分层燃烧与传统发动机排放比较汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术 汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术 GDI发动机的优势 缸内燃油喷射定时和进气运动更易实现混合气分层。 燃油喷射雾化混合气的形成质量改善，进气温度影响较小，充气效率提高。 可以采用高的压缩比或高的增压比，或同等情况下降低

6、对燃料辛烷值的要求。 取消节气门，减少泵气损失，发动机的经济性改善 高压缩比时缸内混合气的温度压力提高，改善了点火和燃烧条件，可降低冷起动时未燃碳氢排放。 便于采用多次喷射、后喷射等冷起动排放控制策略。 通过后燃喷射等提高排气温度及能量，提高增压器的快速响应性能。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术 GDI发动机的问题和困难 难以在全部运转范围内实现混合气理想的分层； 喷油器内置气缸内，喷孔容易结垢，影响喷雾特性和喷油量； 低负荷时HC排放高，高负荷时NOx排放高，有碳烟生成； 部分负荷时混合气稀于理论空燃比，三效催化器转化效率下降，需采用选择性催化转化技术； 气缸和燃油系统磨损

7、增加。GDI应用：Volkswagen的FSI（燃油分层喷射）发动机汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机GDI技术汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机HCCI技术 均质混和气压燃烧HCCI （homogeneous charge compression ignition）汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机HCCI技术 与传统的汽油机相比, HCCI方式采用均匀的空气与燃料混合气, 采用压燃着火, 但混合气充量是均质的。发动机的燃烧, 需要燃油与空气均质混合, 混合气在压缩冲程活塞接近上止点的时刻,自动起火燃烧。这种燃烧方式的特征, 既有传统汽油机的混合气均质混合, 又有传统柴油机

8、的压燃式工作。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机HCCI技术 通过试验证明, 无论采用燃用汽油还是柴油,HCCI发动机在节能与排放方面都具有卓越的优点： 热效率较高； 燃油经济性好； NOx浓度较低； 无微粒排放燃烧； 喷油系统设计简单。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 HCCI在内燃机上的应用有着广阔的前景, 但目前还有许多问题有待进一步解决, 主要有: 着火定时的控制 燃烧速率的控制 发动机的冷起动 需要研究开发一种有效的控制系统或控制策略, 解决和的排放问题, 特别是在低负荷下的排放问题 需开发一种快速响应控制系统, 使发电机快速转化工况时保持着火定时的稳定 需开发一种新的燃料和空气的闭环控制系统, 以保证在全工况范围内实现燃烧的优化等。汽油机发展趋势及节能减排控制措施 汽油机HCCI技术