发动机稀燃技术与分层燃烧技术VIP专享VIP免费

发动机稀燃技术与分层燃烧技术主讲人：孙宇发动机稀燃技术•稀燃：是指发动机可以燃用汽油含量很低的可燃混合气•从理论上讲，混合气越稀，越接近与空气循环(理论循环)，等熵指数κ值越大，热效率越高。•传统汽油机燃烧系统的缺陷：–空燃比变化范围非常狭窄（A/F＝12.6～17）；–低负荷时进气节流损失大，经济性差；–点火所需的混合气较浓，传播速度大，容易暴燃；–汽油机始终以点火范围内的空燃比工作，热效率低。如能采用稀混合气，可提高热效率。如采用空燃比20和27，将比空燃比14.8时热效率分别提高8%和12%。–排气污染严重。一般汽油机所需的空燃比正是废气排放高的范围稀薄燃烧汽油机与传统汽油机的性能对比•但事实上，当过量空气系数>1.05~1.15之后，油耗反而增加。这是由于混合气过稀，燃烧速度过于缓慢，等容燃烧速度下降，补燃增加，热工转化的有效性下降；燃烧速度下降，混合气发热量和分子改变系数减小，指示功减小，机械效率下降；混合气过稀，发动机对于混合气分配的均匀性和汽油、空气及废气三者的混合均匀性变得更加敏感，循环变动率增加。如果不解决这些问题，盲目地调稀混合气，不但不能发挥稀混合气理论上的优势，反而会更费油。•稀薄燃烧稀薄燃烧按供给方式可分为：–均质；–非均质。•分层燃烧发动机作为发动机稀薄燃烧中的非均质燃烧是实现稀薄燃烧的主要方式燃用均质稀混合气的技术途径1.使汽油充分雾化并保证混合气均匀及各缸混合气分配均匀。要使汽油充分雾化，可以在预热、增加进气流的速度、增强进气流扰动、增加汽油乳化度以及使汽油分子磁化等方面采取措施。2.加快燃烧速度。这是稀燃技术的必要条件和实施的基础。提高燃烧速度的主要措施是组织缸内的气体运动和提高压缩比3.提高点火能量，延长点火持续时间。高能点火和宽间隙火花塞有利于火核的形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度提高，稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的分层燃烧技术•含义：如果在火花塞附近的局部区域内，供给适宜点火的浓混合气（α=0.8~0.9），而在其他区域供给给稀混合气，这样可以实现稀薄燃烧。在这种情况下，即使采用普通点火系，也能很快地点燃很稀的混合气。由于混合气有浓、稀层次之分，燃烧的进展也从浓到稀，故把按上述方式工作的汽油机成为分层燃烧汽油机。•应当指出，稀薄燃烧不一定分层。但绝大多数稀燃发动机都采用分层燃烧或者分层充气。•这种两级分层燃烧发动机的优点是：①等熵指数高②可以采用高压缩比，当采用高辛烷值的汽油时，压缩比可以提高到11~12，因而大大提高了发动机的动力性和经济性。③燃烧温度低，传热损失和高温分解的热损失小④排污少•分层燃烧发动机的缺点：燃烧缓慢，等容度低本田CVCC燃烧系统•本田CVCC（CompoundVortexControlledCombustion复合涡流控制燃烧）系统通过控制燃烧过程来实现稀薄燃烧。•CVCC在传统火花塞位置上设置一个副燃烧室（预燃室），并配有一个副进气门。副燃烧室有两个火焰喷孔，孔径6mm，总面积1.565cm2。本田CVCC系统的工作原理•进气过程：–进气时，大量稀混合气和极少浓混合气由独立的化油器分别供给主燃烧室和副燃烧室。副燃烧室中的浓混合气通过火焰喷孔流到主燃烧室和稀混合气混合，并形成空燃比梯度（分层进气）。•压缩过程：–压缩时，一部分稀混合气被压入复燃烧室，形成中等浓度混合气，因此在压缩终了时形成：在火花塞周围是着火性能较好的浓混合气；在主燃烧室的火焰喷孔附近形成适于火焰传播的中等浓度的混合气；在主燃烧室其余部分是很稀的混合气。•着火膨胀过程：–火花跳火时，副燃烧室内浓混合气可靠着火，形成火焰从喷孔喷出。首先着火的是喷孔附近中等浓度混合气，然后随着膨胀过程开始使稀混合气着火燃烧，这样使极稀混合气能被火焰传播而稳定燃烧。波尔舍SKS燃烧系统•德国波尔舍（Porsche）的SKS（Schichtlade-Kammer-System）是利用层状进气实现稀燃的。•波尔舍公司研究认为汽油机燃烧由三个阶段组成：点火并形成火焰中心；大部分燃料燃烧；后续燃烧。第一阶段要求小部分混合气由火花塞点燃放热大于表面散热，因此点火应在稳定即没有涡...