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混合噴射

傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的供油系統(tǒng),要么是歧管噴射,要么是缸內(nèi)直噴,但不管哪種都有各自的弊端?;旌蠂娚涫侵笇⑷加蛧娚湎到y(tǒng)由缸內(nèi)直噴和歧管噴射組合而成的噴射系統(tǒng),取兩者的優(yōu)點(diǎn),并弱化兩者的弱點(diǎn)。不僅可以提高發(fā)動機(jī)的工作效率,還避免了直噴發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷工況下因氧氣過量導(dǎo)致的排放問題。

1 名詞解析

傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的供油系統(tǒng),要么是歧管噴射,要么是缸內(nèi)直噴,但不管哪種都有各自的弊端。為了解決單純依靠缸內(nèi)直噴技術(shù)發(fā)動機(jī)所存在的排放、積碳等問題,滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī),發(fā)動機(jī)混合噴射技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。混合噴射是指將燃油噴射系統(tǒng)由缸內(nèi)直噴和歧管噴射組合而成的噴射系統(tǒng),取兩者的優(yōu)點(diǎn),并弱化兩者的弱點(diǎn)。不僅可以提高發(fā)動機(jī)的工作效率,還避免了直噴發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷工況下因氧氣過量導(dǎo)致的排放問題。

2 稀薄燃燒

發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒的空氣和燃料的質(zhì)量之比被稱為空燃比。在汽油剛好能夠完全燃燒時,其空燃比為14.7:1,這個值也被稱為理論空燃比。稀薄燃燒,顧名思義,就是說燃燒時空氣中的燃料很稀薄。在空燃比大于18:1時,就可以將氣缸內(nèi)的燃燒狀態(tài)稱之為稀薄燃燒。

稀薄燃燒的最大特點(diǎn)就是燃燒效率高,經(jīng)濟(jì)的同時還可以提升發(fā)動機(jī)的功率輸出。因?yàn)樵谙”∪紵臈l件下,由混合氣點(diǎn)火比理論空燃比條件下困難,暴燃也就更不容易發(fā)生,因此可以采用較高的壓縮比設(shè)計(jì)以提高熱能轉(zhuǎn)換效率。再加上汽油能在過量的空氣里充分燃燒,所以在這些條件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。不過,稀薄燃燒也不是完美的,它也有自己的缺陷。在稀薄燃燒的情況下,廢氣中會有很多殘留的氧氣,同時排氣的溫度也較低,這兩方面的原因使得三元催化器對氮氧化物的轉(zhuǎn)化率不高,從而增加了氮氧化物的排放。

缸內(nèi)直噴是實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒最好的方法。采用歧管噴射時,空燃比的上限為27:1,而使用直噴時,空燃比甚至可以達(dá)到50:1以上。缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷時,就處于稀薄燃燒的狀態(tài),在高效節(jié)能的同時,也排放了更多的氮氧化物。同時,在微粒排放方面,由于油氣混合時間較短,形成局部過濃區(qū)域可能性更大,所以直噴發(fā)動機(jī)的微粒排放要多于歧管噴射發(fā)動機(jī)。


3 混合噴射簡介

面對越來越嚴(yán)苛的排放法規(guī),缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)有些難以招架了。于是研發(fā)人員又想起了歧管噴射,并把其加入到了直噴發(fā)動機(jī)之中,形成了一套混合噴射系統(tǒng)。


低負(fù)荷工況時,歧管噴油嘴在氣缸進(jìn)氣行程時噴油,混合氣進(jìn)入氣缸,再配合壓縮行程時氣缸內(nèi)噴油嘴噴油,從而實(shí)現(xiàn)分層燃燒;高負(fù)荷工況時,只在壓縮行程進(jìn)行缸內(nèi)直噴。這樣一來,不僅可以提高發(fā)動機(jī)的工作效率,還避免了上面提到的在低負(fù)荷工況下因氧氣過量導(dǎo)致的排放問題。

混合噴射方式的作用意在結(jié)合歧管噴射和缸內(nèi)直噴技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),以解決傳統(tǒng)缸內(nèi)直噴技術(shù)存在的問題。由于歧管噴射的介入,有助于減緩傳統(tǒng)缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)在進(jìn)氣道和進(jìn)氣門上積碳較多的現(xiàn)象等。

4 混合噴射的發(fā)展趨勢

對于混合噴射技術(shù)今后發(fā)展動向這一問題,多位發(fā)動機(jī)行業(yè)專家認(rèn)為,成本或是制約其普遍使用的一大因素。需要承認(rèn)的是,混合噴射技術(shù)雖然能解決目前傳統(tǒng)缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)所存在的問題,但其在成本上并不具備明顯優(yōu)勢。

首先,由于兩套系統(tǒng)的噴射壓力相差懸殊,這就需要為兩套噴射方式分別配裝油泵和供油管路,在成本上勢必要高于采用一種噴射方式的發(fā)動機(jī)。其次,噴射方式的轉(zhuǎn)換需要重新對控制系統(tǒng)的策略進(jìn)行更改,隨之而來的便是重新進(jìn)行標(biāo)定工作,這又會帶來成本的增加。

節(jié)能減排的實(shí)質(zhì)并不能局限于理論數(shù)據(jù),要注重實(shí)際表現(xiàn)?;旌蠂娚淠J讲⒎且豁?xiàng)新技術(shù),可看做是當(dāng)前解決傳統(tǒng)缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)弊端的一種技術(shù)手段。在目前“超級爆震”現(xiàn)象沒有明確解決方案的情況下不失為一種技術(shù)路徑,如果這一問題能夠得以解決,是否仍需采用混合噴射模式仍有待時間檢驗(yàn)。

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