1、缸內(nèi)直噴與稀薄燃燒技術(shù)第1頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二 1.什么叫稀燃？ 顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。第2頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二2.稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展 21世紀(jì)70年代初歐美國(guó)家的排放規(guī)定以及石油危機(jī)引起的降低油耗的需求，人們探索了由稀混合氣運(yùn)行，用氧化催化劑凈化排氣的方法，采用了一種帶副燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種由豐田及本田公司發(fā)明的燃燒方式由于從副燃燒室噴出火焰會(huì)造成熱能損失，稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)對(duì)油耗的效果不明顯。 第3頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二稀燃發(fā)動(dòng)

2、機(jī)技術(shù)的發(fā)展隨著進(jìn)氣口的改進(jìn)，氣缸內(nèi)旋渦生成技術(shù)的進(jìn)步，由通用、福特、豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司先后搞成的開口式燃燒室可以形成比帶副燃燒室還好的稀薄混合氣燃燒，并且隨著進(jìn)氣口燃料噴射技術(shù)的發(fā)展和稀混合氣傳感器技術(shù)的開發(fā)，精密控制空燃比已成為可能。 80年代中期，豐田正式使稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)（TLCS）產(chǎn)品化，三菱、本田也相繼將其產(chǎn)品實(shí)行產(chǎn)品化。 目前，各大公司都擁有自己的稀燃技術(shù)，其共同點(diǎn)都是利用缸內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng)，使聚集在火花塞附近的混合氣最濃，先被點(diǎn)燃后迅速向外層推進(jìn)燃燒，并有較高的壓縮比。進(jìn)入90年代，三菱汽車公司研制出來的缸內(nèi)直噴技術(shù)使稀燃技術(shù)又進(jìn)了一步。第4頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日

3、，20點(diǎn)36分，星期二 采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨(dú)特方式產(chǎn)生強(qiáng)大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強(qiáng)并在氣缸內(nèi)形成縱向渦旋轉(zhuǎn)流。在高壓旋轉(zhuǎn)噴注器的作用下，壓縮過程后期被直接噴注進(jìn)氣缸內(nèi)的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴(kuò)散而是氣化。 這種混和氣被縱向渦旋轉(zhuǎn)流帶到火花塞附近，在火花塞四周形成較濃的層狀混和狀態(tài)。這種混合狀態(tài)雖從燃燒室整體來看十分稀薄，但由于呈現(xiàn)從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒?；旌媳冗_(dá)到40:1 三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)（GDI） 第5頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二采用緊湊型燃燒室，通過

4、進(jìn)氣口位置改進(jìn)使缸內(nèi)形成較強(qiáng)的空氣運(yùn)動(dòng)旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點(diǎn)火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。提高壓縮比 汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù) 第6頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無法點(diǎn)燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周圍形成易于點(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。為了提高燃燒的穩(wěn)定性，降低氮氧化物，現(xiàn)在采用燃油噴射定時(shí)與分段噴射技術(shù)，即將噴油分成兩個(gè)階段，進(jìn)氣初期噴油，燃油首先進(jìn)入缸內(nèi)下部隨

5、后在缸內(nèi)均勻分布，進(jìn)氣后期噴油，濃混合氣在缸內(nèi)上部聚集在火花塞四周被點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)分層燃燒。分層燃燒 汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù) 第7頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二高能點(diǎn)火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，燃燒速度增快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來達(dá)到上述目的。高能點(diǎn)火 汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù) 第8頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二以上三點(diǎn)只是對(duì)整體汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)而言，具體到某種機(jī)型會(huì)有所偏重。因?yàn)楦鞣N汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃方式的技術(shù)措施不完全一樣，甚至同一部發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下稀燃方式也會(huì)

6、不完全一樣。有些著重缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及燃油分布的配合，重點(diǎn)在分層燃燒。有些著重加大點(diǎn)火能量、增快火焰?zhèn)鞑ニ俣群涂s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，重點(diǎn)在高能點(diǎn)火。汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù)第9頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二是Honda第一款實(shí)現(xiàn)了65：1超稀薄燃燒的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī) ；OHC i-VTEC融合了Honda獨(dú)創(chuàng)的直噴技術(shù)新一代環(huán)保、運(yùn)動(dòng)型發(fā)動(dòng)機(jī) ；所謂直噴發(fā)動(dòng)機(jī)是指向氣缸內(nèi)直接噴射燃油的發(fā)動(dòng)機(jī)。一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)是在進(jìn)氣管內(nèi)噴出燃料，將空氣和燃油的混合氣體吸入氣缸內(nèi)。直噴發(fā)動(dòng)機(jī)則是先吸入空氣，然后將燃油直接噴射進(jìn)壓縮后的空氣中，進(jìn)行燃燒。直噴發(fā)動(dòng)機(jī)使稀薄燃燒成為可能，

7、為降低油耗做出了貢獻(xiàn)。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)2.0L i-VTEC I發(fā)動(dòng)機(jī)Honda本田的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)介紹第10頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二2.0L DOHC i-VTEC I 激動(dòng)人心的爽快行駛與低油耗、清潔等高環(huán)保性能并存。Honda通過獨(dú)創(chuàng)的“VTEC”（可變氣門正時(shí)和升程）系統(tǒng)，以及“VTC”（連續(xù)可變氣門正時(shí)控制）系統(tǒng)與“VTEC”相配合而成的高智能“i-VTEC”系統(tǒng)等先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，不斷向運(yùn)動(dòng)性能和環(huán)保性能的并存發(fā)起挑戰(zhàn)。 第11頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二i-VTEC ICG 2003年，通過融合動(dòng)力性能優(yōu)異的DOHC i

8、-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)所獨(dú)有的中心噴射系統(tǒng)，Honda開發(fā)出了首個(gè)汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)“2.0L DOHC i-VTEC I發(fā)動(dòng)機(jī)”，實(shí)現(xiàn)了低油耗、清潔尾氣排放，以及高功率性能的高度結(jié)合，新一代清潔運(yùn)動(dòng)型發(fā)動(dòng)機(jī)面世。 第12頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二 模槽活塞部 新開發(fā)的氣缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)“DOHC i-VTEC I”，采用了VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)的高度智能化版本，可停止氣門動(dòng)作，并通過VTC對(duì)氣門進(jìn)行最佳控制的“i-VTEC”系統(tǒng)，另外還采用了 Honda獨(dú)創(chuàng)的中心噴射式的氣缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，更融合了活塞上具有獨(dú)特凹槽的模槽活塞等新技術(shù)。通過這些技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了空燃比（空氣/燃料的重

9、量比率）65：1的超稀薄燃燒，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往包括EGR（廢氣再循環(huán)）直噴發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的40:1的空燃比，在實(shí)現(xiàn)動(dòng)感行駛的同時(shí)達(dá)到了低油耗。同時(shí)這款超稀薄燃燒直噴發(fā)動(dòng)機(jī)通過高精度EGR氣門的燃燒控制系統(tǒng)，及新開發(fā)的高性能觸媒的應(yīng)用，達(dá)到了“比2010年尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)降低50%”的排放水平。 第13頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二DOHC i-VTEC I采用的主要技術(shù)從直觀上看，該系統(tǒng)與以往的汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別就在于，以往的發(fā)動(dòng)機(jī)是從氣缸斜上方噴射，該系統(tǒng)是在氣缸中央安裝一個(gè)噴射器，垂直向活塞噴射燃料。為了預(yù)防燃料粘在氣缸側(cè)壁，同時(shí)不改變活塞位置，使燃料能經(jīng)常朝著活塞上面

10、的凹槽噴射，將噴射時(shí)間設(shè)定為自由噴射，實(shí)現(xiàn)了最佳噴射。模槽活塞的中心具有獨(dú)自的凹槽，通過在中心噴射器正下方開設(shè)凹槽來產(chǎn)生高濃度的混合氣體。進(jìn)而與i-VTEC獨(dú)有的VTEC一氣門休止所帶來的強(qiáng)渦流（旋回流動(dòng)）效果相呼應(yīng)，使各種行駛狀況下都可在氣缸內(nèi)產(chǎn)生理想的混合氣體，實(shí)現(xiàn)了空燃比65：1的超級(jí)稀薄燃燒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了以往直噴發(fā)動(dòng)機(jī)40：1的空燃比。 第14頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二Honda獨(dú)創(chuàng)的高智能氣門控制技術(shù)“i-VTEC” “VTEC（可変氣門正時(shí)和升程系統(tǒng)）”與根據(jù)行駛狀況連續(xù)調(diào)整進(jìn)氣門開閉時(shí)機(jī)的最佳控制系統(tǒng)“VTC（連續(xù)可變氣門正時(shí)控制系統(tǒng)）”相配合。實(shí)現(xiàn)

11、了高效進(jìn)氣及快速燃燒，使輸出扭矩、節(jié)能、清潔性達(dá)到高度統(tǒng)一。造就了新一代清潔運(yùn)動(dòng)型發(fā)動(dòng)機(jī)，令人體驗(yàn)到以往直噴發(fā)動(dòng)機(jī)所無法帶來的行駛樂趣。 第15頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二2次平衡器結(jié)構(gòu) 配合DOHC i-VTEC I 發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，采用專用鏈條的2次平衡器，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支架橡膠進(jìn)行了專門改良。從空轉(zhuǎn)到高速運(yùn)行，均能給人帶來舒適愉快的駕馭心情，實(shí)現(xiàn)了高度的靜音性能。 第16頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1.8L i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)Honda進(jìn)一步改進(jìn)其獨(dú)創(chuàng)的VTEC(可變氣門正時(shí)和升程)系統(tǒng)，這款新開發(fā)的i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)車

12、輛處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，能夠延緩進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)機(jī)。在控制氣門的同時(shí)，利用DBW（電子線控系統(tǒng)）對(duì)節(jié)流閥進(jìn)行最佳控制的可變進(jìn)氣量控制功能可以大幅度地降低由于進(jìn)氣阻力所產(chǎn)生的能量損失(泵氣損失)，提高能效，并大幅度提升了車輛巡航行駛時(shí)的節(jié)油性能。進(jìn)氣效率和壓縮比的提高，使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率達(dá)103kW（140PS），扭矩達(dá)174Nm（17.7kgm），徹底降低摩擦和高精度的空燃比控制，使油耗水平達(dá)到17.0km/L（5AT款，10.15工況），這比日本國(guó)內(nèi)2010年度油耗標(biāo)準(zhǔn)還要低5%。尾氣排放水平比日本國(guó)內(nèi)2005年度排放標(biāo)準(zhǔn)還要低75%，并取得了日本國(guó)土交通省的認(rèn)定。 第17頁(yè)，共21頁(yè)，202

13、2年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二1.8L i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)第18頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二1.8L i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)定速巡航行駛時(shí)氣門開關(guān)時(shí)機(jī)的切換條件：車速: 10 km/h以上 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:1000-3500轉(zhuǎn) 檔位:3檔以上 新款1.8L i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)具備強(qiáng)勁行駛性能及巡航行駛時(shí)無與倫比的低燃耗性能，以及卓越的清潔環(huán)保性能，通過切換進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)機(jī)，全方位地實(shí)現(xiàn)了高能效。 第19頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)36分，星期二1.8L i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案系統(tǒng)根據(jù)車輛所處的不同行駛狀況，利用DBW電子線控系統(tǒng)對(duì)節(jié)流閥進(jìn)

14、行控制，對(duì)兩個(gè)進(jìn)氣門其中一個(gè)的關(guān)閉時(shí)機(jī)進(jìn)行管理，當(dāng)車輛處于巡航行駛等低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，控制減少泵氣損失，當(dāng)車輛處于起步、加速等需要高輸出功率和大扭矩時(shí)，通過控制使進(jìn)氣效率最大化。這樣，當(dāng)車輛在低負(fù)荷行駛時(shí)，由于泵氣損失導(dǎo)致能效惡化的情況得到大幅度改善，由此實(shí)現(xiàn)了高扭矩的強(qiáng)勁行駛，同時(shí)達(dá)到了1.8升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)全球最低的油耗水平。特別是在定速巡航行駛時(shí)，其燃油經(jīng)濟(jì)性能與1.5升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同。通過延緩進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)機(jī)，降低泵氣損失，降低定速巡航行駛時(shí)的油耗。 延緩進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)機(jī)，使其在壓縮行程開始一段時(shí)間之后關(guān)閉，讓吸入氣缸內(nèi)的一部分混合氣體重新返回進(jìn)氣管中。這樣，即使不關(guān)小節(jié)流閥，也可以限制進(jìn)氣量。進(jìn)氣阻力的降低，最高可以減少16%的泵氣損耗，從而