1、當(dāng)今汽油機(jī)的主流技術(shù)： 閉環(huán)電控燃油噴射系統(tǒng)加三效催化轉(zhuǎn)化器，犧牲了燃油經(jīng)濟(jì)性。對汽油機(jī)的要求： 降低排放和節(jié)約能源兩者同時(shí)兼顧。措施： 高壓縮比、稀薄燃燒和快速燃燒。 汽油機(jī)的燃燒系統(tǒng)可分為化油器式、進(jìn)氣道噴射式、缸內(nèi)直接噴射式三種類型： 所謂稀薄燃燒汽油機(jī)是一個(gè)范圍很廣的概念，只要17，就可以稱為稀薄燃燒汽油機(jī)。 為了敘述方便，在此將稀燃汽油機(jī)分為兩類： 一類是，非直噴式汽油機(jī)，包括均質(zhì)稀燃和分層稀燃式汽油機(jī)，即使采取一些特殊措施，一般只能在25的范圍內(nèi)工作； 另一類是，缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，可在2550范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。注意：只是在部分負(fù)荷工況范圍實(shí)行稀薄燃燒，啟動(dòng)、怠速、加速和全負(fù)荷都不能實(shí)

2、行稀薄燃燒。 如圖所示，表示了傳統(tǒng)、非直噴稀燃和直噴稀燃三種燃燒方式的排放特性和燃油經(jīng)濟(jì)性對比。1）傳統(tǒng)燃燒方式 傳統(tǒng)的汽油機(jī)在化學(xué)計(jì)量比附近工作，其燃油經(jīng)濟(jì)性較差、排放污染較高。 通過采用高湍流和高能點(diǎn)火等技術(shù)，汽油機(jī)的穩(wěn)定燃燒界限可超過17。 但是，隨著繼續(xù)增大，均質(zhì)混合氣逐漸難以點(diǎn)燃并且燃燒速度也減慢，造成燃燒不穩(wěn)定和HC排放回升，以致無法正常工作。 2）分層充氣燃燒方式 采用分層充氣燃燒，可以提高燃燒界限，并保證即使在平均空燃比20的條件下火花塞周圍也能形成易于著火的濃混合氣，而在周邊區(qū)域是較稀混合氣或空氣。 如圖所示，分層燃燒的汽油機(jī)可穩(wěn)定工作在2025的范圍內(nèi)，燃油消耗率降低13左

3、右，NOx也有顯著降低。 3）缸內(nèi)直噴式燃燒方式 是一種類似于柴油機(jī)的非均質(zhì)混合氣燃燒方式。在空燃比很稀時(shí)，可在接近點(diǎn)火的時(shí)刻才開始噴油，加上組織合理的混合氣運(yùn)動(dòng)，使火花塞周圍的濃混合氣來不及變稀就被點(diǎn)燃。 顯然，這只能用缸內(nèi)直接噴射方式才能實(shí)現(xiàn)。 目前，已商品化的缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)可在2550范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，加之進(jìn)氣阻力的進(jìn)一步減小，燃油消耗率較傳統(tǒng)汽油機(jī)可改善20%以上。 實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)稀薄燃燒的關(guān)健技術(shù)是使?jié)庀〔煌幕旌蠚夂侠矸謱?，分層住往是通過不同的氣流運(yùn)動(dòng)和供油方法實(shí)現(xiàn)的。 從70年代起，人們就開始在化油器式汽油機(jī)上進(jìn)行分層稀薄燃燒的嘗試。 如圖所示，是本田公司提出的CVCC燃燒系統(tǒng)： 有

4、主、副兩個(gè)燃燒室（1和3）和兩個(gè)化油器，副室通過火焰通道與主室相通。工作原理： 向主室供給 2021.5的稀混合氣，而通過輔助進(jìn)氣門5向副室供給少量濃混合氣。 在壓縮過程中，濃稀混合適當(dāng)混合，在副室內(nèi)形成 =12.513.5的易于著火的混合氣。 火花塞首先點(diǎn)燃副室中的混合氣，由副室噴出的火焰點(diǎn)燃主室的稀混合氣。優(yōu)點(diǎn)： NOx排放量較低，僅有一般汽油機(jī)的1/3；HC和CO的排放量也較低。缺點(diǎn)： 燃油經(jīng)濟(jì)性不佳，并且結(jié)構(gòu)和控制過于復(fù)雜。 CVCC實(shí)際上是一種分區(qū)燃燒方式，具有一定的代表性，圍繞這種主、副燃燒室式稀燃系統(tǒng)的研究工作仍在進(jìn)行。工作原理： 首先通過進(jìn)氣造成強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流；進(jìn)氣過程后期、進(jìn)

5、氣門開啟接近最大升程時(shí)，通過安裝在進(jìn)氣道上的噴油器將燃料噴入缸內(nèi)；燃料在渦流的作用下，沿氣缸軸向產(chǎn)生上濃下稀的分層。 這種分層一直維持到壓縮行程后期，以保證在火花塞附近存在較濃的混合氣。 如圖所示，是三菱公司在1991年開發(fā)成功的MVV燃燒系統(tǒng)：工作原理： 在進(jìn)氣道中設(shè)置一薄的垂直隔板2，使進(jìn)氣在氣缸內(nèi)形成三股獨(dú)立的滾流；兩側(cè)的滾流全部是空氣，中間的一股是濃混合氣，這樣可以防止它們彼此混合，使燃料和空氣在壓縮過程中維持分層，即使在 2325時(shí)，也能保證在火花塞周圍形成易點(diǎn)燃的較濃混合氣。 在汽車以40km/h等速行駛時(shí)，比普通汽油機(jī)節(jié)油13%。 汽油機(jī)的缸內(nèi)直噴式燃燒（GDI，Gasoline

6、 Direct Injection)， 最早應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)。 從20世紀(jì)40年代開始，歐、美、日等國的一些汽車公司推出了一些各具特色的方案。 但是，直到1995年以后，才使GDI稀燃系統(tǒng)實(shí)用化。 通常GDI燃燒系統(tǒng)可根據(jù)主宰混合氣生成的機(jī)理分成三類：l油束控制燃燒系統(tǒng)l壁面控制燃燒系統(tǒng)l氣流控制燃燒系統(tǒng) 在油束控制的燃燒系統(tǒng)中，噴油器安裝在氣缸中央，火花塞必須布置在噴油器附近。 在壁面控制的燃燒系統(tǒng)中，噴油器和火花塞相隔較遠(yuǎn)，噴油器將油束噴到活塞凹坑中，然后油氣流將燃油送往火花塞。 在氣流控制的燃燒系統(tǒng)中，利用輪廓分明的缸內(nèi)氣流與油束相互作用，在發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分工況范圍內(nèi)都能實(shí)行恰當(dāng)?shù)某淞糠謱?/p>

7、和混合氣均質(zhì)化。 PROCO系統(tǒng)，已有20年以上的歷史，屬于GDI稀燃方式中較早期的例子。 如圖所示，汽油經(jīng)噴油器直接噴入燃燒室內(nèi)，噴油器兩側(cè)各裝有1只火花塞，利用渦流和滾流進(jìn)行油氣混合。 如圖所示，是豐田公司于1996年開發(fā)并商品化的D-4缸內(nèi)直噴式稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)： 燃燒室為半球屋頂形，活塞頂部設(shè)有唇型深皿凹坑，與進(jìn)氣渦流旋向以及高精度的噴油時(shí)間和噴油方向控制相配合，在火花塞周圍形成較濃的易點(diǎn)燃混合氣區(qū)域。 靈活的電噴控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對不同的工況范圍采用不同的燃燒方式，以保證所有工況下都能穩(wěn)定燃燒。 比同排量的傳統(tǒng)汽油機(jī)節(jié)油35。 如圖所示，是三菱公司于1996年在世界上最先商品化的缸內(nèi)直噴式稀

8、燃發(fā)動(dòng)機(jī)：主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 三菱公司GDI發(fā)動(dòng)機(jī)相對于同系列的進(jìn)氣道噴射式汽油機(jī)的性能改善效果： 大眾公司1999年推出了E111型1.4升GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃燒系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用雙滾流混合氣形成方式： 低負(fù)荷時(shí)，可燃混合氣僅在進(jìn)氣門一側(cè)的滾流區(qū)形成；中負(fù)荷時(shí)，噴油可到達(dá)包括排氣門在內(nèi)的區(qū)域，混合氣在兩個(gè)滾流區(qū)域都可生成。 排氣后處理系統(tǒng)中也采用了吸附還原型催化劑，并用NOx傳感器來控制催化劑的還原反應(yīng)時(shí)間。 二沖程汽油機(jī)低速轉(zhuǎn)矩特性好、升功率高，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的小型輕量化，但是，傳統(tǒng)機(jī)型HC排放高、燃油經(jīng)濟(jì)性差，目前在汽車上應(yīng)用很少。 近年來，在混合氣形成和燃燒方面的研究進(jìn)展以及電控技術(shù)的進(jìn)步，特別

9、是缸內(nèi)直噴稀燃技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，使其能夠適應(yīng)當(dāng)今節(jié)能與環(huán)保的要求。 因此，二沖程汽油機(jī)作為車用發(fā)動(dòng)機(jī)的可能性再次被提出。 如圖所示，是澳大利亞奧必托公司開發(fā)的OCP-2型缸內(nèi)直噴式二沖程稀燃汽油機(jī)：OCP-2型二沖程汽油機(jī)的排放特性： 這是排量為0.8L的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在1500r/min時(shí)的測試結(jié)果。 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)包括渦流、擠流、滾流和湍流。軸向分層稀燃系統(tǒng)、滾流分層稀燃系統(tǒng) 所謂內(nèi)燃機(jī)增壓就是利用增壓器將空氣或可燃混合氣進(jìn)行預(yù)壓縮，再送入氣缸的過程。 車用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式很多，按實(shí)現(xiàn)增壓所提供能量的方式可分為：（一）機(jī)械增壓（二）廢氣渦輪增壓（三）復(fù)合增壓（四）氣波增壓 20世紀(jì)初，為了減少

10、汽油機(jī)的爆燃傾向和降低燃燒室平均溫度，已經(jīng)有人將水引入汽油機(jī)中。 60年代初期，我國曾經(jīng)采用過柴油摻水技術(shù)，但是沒有收到明顯的節(jié)油效果。 70年代初期至1996年，人們對燃油乳化技術(shù)進(jìn)行了更為深入的研究，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，并申請了500多項(xiàng)專利，卻無法使乳化油穩(wěn)定使用。 目前，法國埃爾夫公司研制出了一種特殊的乳化劑，可將柴油或汽油穩(wěn)定混合乳化，稱為Aquazole乳化燃料油。成品微乳化油拒水試驗(yàn) 加水后劇烈搖晃試驗(yàn) 加水5天后 目前，人們普遍用原蘇聯(lián)B. M.伊萬諾夫的微爆理論來解釋摻水乳化節(jié)油原理： 燃油摻水乳化后，油為連續(xù)相，水為分散相，水以微小的顆粒分散地懸浮在油中，形成油包水。 在化油器

11、（或噴油器）中，被一次霧化； 在氣缸內(nèi)中，水珠的微爆效應(yīng)引起二次霧化。 摻水乳化油的效果，取決于乳化的質(zhì)量，即取決于油包水型粒徑的大小、均勻度和穩(wěn)定性。 目前，常用的乳化方法有機(jī)械混合法、超聲波法、乳化劑法。 而大多采用超聲波和乳化劑配合使用的方法生產(chǎn)乳化油，如日本研制的乳化油是摻25的水、1.3斯潘和0.2特威溫。 乳化油大面積推廣還存在以下一些課題： 在生產(chǎn)上水珠的進(jìn)一步細(xì)化和均勻、延長穩(wěn)定期；使用上對發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損、腐蝕及和發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳匹配還需要進(jìn)行深入的研究。 車用發(fā)動(dòng)機(jī)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷工況下工作，其比油耗顯著增加，浪費(fèi)了大量能源。 為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，可以采用閉缸的方法：一部分

12、氣缸始終工作，另一部分氣缸只在高負(fù)荷時(shí)工作。 這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的排量將隨負(fù)荷的大小而變化，既不影響汽車的動(dòng)力性能，又能提高了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，改善的燃油經(jīng)濟(jì)性。閉缸節(jié)油裝置的組成： 由往復(fù)離合器式的氣門挺桿、彈性離合選擇器、組合氣路驅(qū)動(dòng)器和電子控制系統(tǒng)組成。 通過傳感器來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，根據(jù)工況要求自動(dòng)實(shí)現(xiàn)四缸工作與兩缸工作之間的切換。 在三菱Mirage型轎車上實(shí)驗(yàn)，在不改變動(dòng)力性的情況下，按10工況行駛，平均節(jié)油20。 國內(nèi)也對閉缸節(jié)油技術(shù)進(jìn)行了研究，對DJ2030汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用閉缸方法后，通過試驗(yàn)得到，平均節(jié)油近10。 閉缸技術(shù)是一種行之有效的節(jié)油效果較高的節(jié)油措施，其推廣的關(guān)鍵在于設(shè)

13、計(jì)一套能自動(dòng)變換的轉(zhuǎn)換裝置。 詳細(xì)內(nèi)容見： 汽油機(jī)電子控制技術(shù) 柴油機(jī)電子控制技術(shù) 火花塞二次空氣導(dǎo)入環(huán)簡稱節(jié)油環(huán)，使發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸能第二次吸入空氣，提高混合氣的燃燒速度，使燃燒更加完全，具有增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、節(jié)省燃油、減少污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。 如圖所示，節(jié)油環(huán)是套裝在長螺紋火花塞上的環(huán)形體，由環(huán)體、鋼球和卡環(huán)三個(gè)主要零件組成的。 在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣過程中，經(jīng)過節(jié)油環(huán)（真空度），給氣缸內(nèi)增加5%10的充量，這樣就產(chǎn)生以下作用：1）提高了發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速和低負(fù)荷時(shí)的工作穩(wěn)定性，改善了啟動(dòng)性能；2）汽油霧化更加完善，加快了火焰?zhèn)鞑ニ俣?，延長了火花塞和氣門的使用壽命；3）起動(dòng)、加速、行駛和爬坡的能力加強(qiáng)；4）降低了爆

14、燃傾向；5）改善了排放性能。 試驗(yàn)和應(yīng)用的結(jié)果表明：1）采用三孔、孔徑為0.8mm的節(jié)油環(huán)，裝在長型火花塞上，進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，測得平均節(jié)油率為3.1，低效率時(shí)節(jié)油效果尤為顯著。2）采用二孔、孔徑為0.8mm的節(jié)油環(huán)，裝在長型火花塞上，進(jìn)行臺(tái)架和道路試驗(yàn)，測得平均節(jié)油率為5。3）發(fā)動(dòng)機(jī)裝用節(jié)油環(huán)后，動(dòng)力性無明顯改變，有時(shí)略有提高，排氣中CO含量有明顯下降。1）節(jié)油環(huán)一定要配裝在長型火花塞上；2）要定期清理火花塞螺紋間隙；3）必須經(jīng)常進(jìn)行拆卸、清洗等保養(yǎng)工作。 磁化節(jié)油器的節(jié)油效果比較明顯： 經(jīng)臺(tái)架和道路試驗(yàn)測定，可平均節(jié)油67以上，減少黑煙50左右，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率10左右。 磁化節(jié)油器安裝使用方便，不損傷機(jī)體，汽油機(jī)、柴油機(jī)都可以安裝使用。 當(dāng)燃油從磁化節(jié)油器內(nèi)部的磁極中間通過時(shí)，燃油受到磁化處理，物理性能發(fā)生變化，變成磁化油： 磁化油的顆粒之間同極相斥，在磁場的作用下定向運(yùn)動(dòng)，使大粒度變?yōu)樾×６?，并改變了燃油分子的排布，使其密度減小。 因此，燃油經(jīng)磁化后，燃油粒度減