汽油直喷压燃发动机的负荷运行分析



汽油直喷压燃发动机的负荷运行分析

在全速全负荷工况下，汽油直喷压燃式发动机在高效率、低NOx和低PM排放方面有巨大潜能。低温燃烧利用多重延迟喷射、进气增压和气冷废气再循环系统来实现。目前开发了一种新的活塞并匹配到喷射系统中，分析单缸发动机测试的目的在于降低喷射压力、显示，在维持低NOx和PM排放和燃烧噪声的同时，能够进一步改进ISFC（指示燃油消耗率）。效率损失分析表明，汽油直喷式发动机运行是非常有效的热力学过程，能够极大地减少热损失，利用喷射系数可以控制燃烧相位使之具有很好的燃烧稳定性。

利用发动机仿真开发一种用于GDCI发动机实用的推进系统。充足的进气增压对于低温燃烧发动机而言非常困难，因为尾气的热含量太低不能驱动涡轮增压器，为此研究了几种不同增压装置的增压结构。利用基于标定技术的仿真试验对具有机械增压器、涡轮增压器和两种增压空气冷却器的双级系统进行优化，结果显示全负荷的BMEP（平均有效制动压力）运行范围下BSFC（有效燃油消耗率）处于较好水平。车辆仿真显示，相对GDI发动机，无论城市或高速公路条件，GDCI发动机都能够极大地减少燃油消耗。发动机小尺寸、低转速和高负荷并有很好的变速器匹配是实现发动机最优效率的关键因素。

开发了多缸GDCI发动机并进行试验，利用发动机测力计进行了初步参数测试，并与相同条件下单缸测试结果进行对比。两个发动机的测试结果显示的燃烧噪声、NOx和PM排放均在目标值以下。需要进行更多的研究以分析发动机特性，如冷起动和瞬态测试，以实现目标排放水平下的最小燃料消耗。

Mark C.Sellnau et al. SAE 2013-01-0272.

编译：成旺龙