《柴油机·DieselEngine))2003年第6期GDI发动机及其稀燃优化技术木陆展华(上海工程技术大学汽车工程学院，上海200336)关键词：缸内直喷；发动机；稀燃；排放摘要：论述了现代GDI发动机在电子控制策略(包括混合气的制备，扭矩的调节，喷油正时的选择)、燃油喷射系统及燃烧系统的设计、缸内气流运动的组织以及燃烧排放等几个方面目前所取得的进展和存在的问题，并对目前国外典型的采用缸内直喷稀薄燃烧系统的发动机进行了分析，指出了GDI及其稀燃技术未来的发展趋势。中图分类号：TK411．25文献标识码：A文章编号：1001—4357(2003)06—0036—06GDIEngineandthe0ptimumTechniqueofLeanMixtureCombustionLUZhan-huaKeywords：Fueldirectinjectionincylinder；Engine；Leanmixturecombustion；EmissionAbstract：AsummaryisgiventodomesticresearchofmodemGDIenginesonthestrategyofelectricallycontrol(includethepreparationofmixedgas，theadjustmentoftorque，thechoiceofthetimingoffuelinjection)，thedesignoffuelinjectionsystemandcombustionsystem，theformofgasflowmovementincylinderandemission，regardingtotheircurrentsituationindevelopmentandproblem．Meanwhiletheanalysisofabroadtypicalengineusingfueldirectinjectionandleanmixturecombustionsystemisalsogiven．AtlasttheauthorindicatesthedevelopmenttrendsofGDIandleanmixturecombustiontechniqueinthefuture．1引言自20世纪9o年代以来，日益严格的排放法规和能源危机促使GDI发动机的研究得到了快速的发展，国外一些著名的汽车公司如丰田、三菱、福特等都已开发了比较成熟的GDI机型和产品。下面就GDI发动机的燃油控制技术、缸内气流控制技术及排放控制技术等作一论述。2GDI的电子控制策略GDI中最关键的是要控制好混合气浓度在空间的分布及其随时间的变化，依靠采用高精度的高压喷油嘴、缸内气流控制技术、根据运转区域切换燃烧模式、使喷油嘴远离火花塞以保证可靠点火等措施，可达到高燃油经济性和高性能。2．1按工况区分控制模式的控制策略现代GDI通常是根据大、小负荷区不同的要求，采用不同的混合燃烧模式来改善其燃油经济性的。在中小负荷区域，要求有良好的燃油经济性，因而通常采用压缩冲程中喷油实现分层燃烧的控制模式，即在压缩冲程后期向缸内喷油，并通过活塞收稿日期：2003—10—20}上海市教委第四期重点项目支助项目。顶部形状和气流运动来限制其扩散，使喷射到气缸内的燃油所形成的可燃混合气集中在火花塞周围，而在火花塞外周部的极稀薄混合气与层状空气则形成了分层混合气，使燃烧在整体空燃比30~40【2J的超稀薄混合气下进行，此时尚有足够的过量空气可供在短时间内燃尽燃烧生成的黑烟。由于此时GDI放弃使用节气门节流，因而可以减少发动机的泵气损失，过量的空气还会吸收气缸壁上的热量，降低了热损失，从而大幅度改善燃油耗。图1为丰田2．0L双顶置凸轮轴GDI发动机的分层进气控制方法：在活塞顶上有渐开线形的燃烧室凹坑，位于涡流运动上游较窄的区域a是混合气形成的主要区域；较宽的区域b是主要燃烧空间，用以促进混合气快速扩散。设计成渐开线形凹坑的c是为便于蒸发的燃油流向火花塞。凹坑壁的角度和凹坑深度也进行了优化，以适于混合气形成，同时防止混合气扩散流出凹坑。在高负荷区域，要求提高发动机扭矩和功率，必须采取略稀或理论当量的混合气或浓混合气。故此时发动机采用进气冲程喷油，实现均质燃烧的控制模式。即在进气冲程早期向气缸内喷射燃油，使一36—维普资讯http://www.cqvip.com陆展华：GDI发动机及其稀燃优化技术其可在整个燃烧室内均匀扩散，在点火时刻形成预混燃烧的均质混合气。此时由于燃油汽化时吸收了汽化潜热，使得缸内充量得到了冷却，增大了空气密度，在提高体积效率(即增大进气量)的同时还减少了爆震的倾向，使发动机的压缩比可上升到12⋯，提高了热效率，发动机以接近理论空燃比14．7：1或稍浓的空燃比混合气进行均质燃烧，同时实现高功率的输出和燃油的低消耗。⋯缬喷射开始扩散点火图1丰田D_4分层混合气的控制策略控制模式的切换通过喷油定时的变换来实现...
