怎樣的燃燒方式可以增加汽油機的效率?
要增加汽油機的效率,可以從以下燃燒方式入手:
1. 進排氣系統優化:采用可變氣門正時、可變氣門升程技術,將執行機構從機械液壓結構變為伺服電機驅動結構,實現三循環切換(奧托、米勒、阿特金森),降低泵氣損失,實現內部 EGR 等,減少能量損耗。
2. 噴射系統優化:由歧管噴射改為高壓直噴,提高直噴壓力,從 15MPa 提升到 35MPa,配合多次噴射,從 2 回變為 4 回,實現分層燃燒,提高燃油利用率。
3. 燃燒模型優化:主流設計從 Piston guide 或者 Spark guide 變為 Air guide,通過高滾流比,提高燃燒速度,提高 Pmax。
4. 附件優化:比如外部 EGR,由高溫 EGR 改為低溫 EGR,傳統臘式節溫器改為先進的熱管理模塊。
5. 采用稀薄燃燒:包括進氣道噴射稀燃系統(PFI)、直接噴射稀燃系統(GDI)和均質混合氣壓燃系統(HCCI)。
- 進氣道噴射稀燃系統(PFI)可分為渦流分層和滾流分層。渦流分層依靠強渦流和適時噴油實現混合氣分層,噴油定時決定濃度梯度分布。滾流分層在進氣門升程加大時產生滾流,在壓縮行程后期遭破壞。
- 直接噴射系統(GDI)相比進氣道噴射汽油機,具有泵氣損失小、傳熱損失小、充氣效率高、抗爆性好及動態響應快等特點,燃油經濟性可提高約 25%,動力輸出增加近 10%。
- 均質混合氣壓燃系統(HCCI)是有別于傳統燃燒方式的第 4 種燃燒方式,優點眾多,能同時保持較高動力性和燃油經濟性,降低 NOx 和碳煙排放,還能簡化燃燒和噴油系統設計。
6. 超稀薄燃燒技術:通過增加壓縮比、提高點火提前角促成混合氣自燃現象產生,在活塞運行至上止點附近時噴入部分油霧使其自燃并傳播,大幅提升熱效率。還發展出預燃燒室技術,在狹小預燃燒室內形成多股高溫噴射流,噴向燃燒室做功。
7. 優化燃燒階段:在汽油機燃燒過程中,速燃期是做功主要階段,加快速燃期發生速度、使其更集中于上止點,能提高發動機動力性和經濟性。可通過調高點火提前角、提高壓縮比、優化氣流通道和氣缸形狀結構,以及為發動機加裝增壓裝置等方式實現。