具有柴油机效率的汽油发动机 实现高燃油效率

2013-10-22 11:31 来源:电子信息网 作者:蒲公英

NOx排放

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如何将部分负载发动机的NOx排放水平降低到合适水平,以实现符合EuroⅥ及更高标准的低成本后处理解决方案,包括拟议中的极为严格的LEV 3美国法规,这是项目所面临的最严峻的挑战。为应对这项挑战,发动机在多喷射和外部EGR的支持下,对燃烧阶段进行了优化。在加压模式下,T-SGDI发动机最多使用30%的低压EGR。在非加压模式下,发动机既可使用低压EGR,也可使用高压EGR。

外部EGR也可在高负载条件下使用,不过此时其减震效果将优于NOx减排效果。T-SGDI发动机在完全分层情况下可实现0.5~2g/kW时的NOx排放水平。与MIVIS和EGR相结合,发动机的NOx排放水平将减少至传统的均质汽油发动机的1/5~1/10。这些数据表明,只需少量NOx捕集即足够T-SGDI发动机满足未来NOx法规的要求。

未来潜力

里卡多T-SGDI发动机能够进一步提高稳定性,实现更高稀释程度,因此具有出可观的未来潜力。研究人员最近利用经过重新优化的单缸研究发动机和重新设计的点火系统开展的研究工作表明,与制动有关的油耗可降低至不足200g/kW时。不过,研究人员面临的挑战在于如何在满足未来美国LEV 3排放法规的同时保持这种高效率水平。通过实施米勒周期(Miller cycle)以减少压缩温度、增加扩展比,这种发动机还有可能进一步增加耐震性能。

喷射战略——性能的关键保障

里卡多T-SGDI燃烧系统的成功取决于喷射战略,而喷射战略又根据负载情况而有所不同:

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低负载及最高7bar BMEP:发动机在自然进气和分层燃烧模式下高效运行。系统密集组织多次喷射,并在压缩冲积后期喷射,以根据最适宜的热力学条件实施燃烧相位调整,从而提高燃油效率、显著降低发动机NOx排放水平。这种技术解决了分层燃烧发动机此前面临的一个问题,即发动机在几乎所有分层点都倾向于过提前燃烧。由于在上止点之前的燃烧相位较易出现高NOx排放水平,因此延迟燃烧是以最低系统成本满足NOx排放法规的重要方法。仅利用这种战略,T-SGDI发动机的NOx排放量就可减少近乎一半。

中负载,1250~4500r/min,8~15barBMEP:在这种情况下,T-SGDI发动机运行于加压分层模式。每次喷射互相独立,在较长时间段内完成,因加压而实现的稀薄运行有助于减少热损,二者相结合可以改进热效率。这种模型名为多喷射可变喷射分离(MIVIS)。在两种全分层MIVIS模式下,喷射战略都能实现优化混合,同时也能控制增压湍流动能,以确保良好的可燃性,并在点火后优化热释放。

中至全负载:根据燃油效率或排放控制特性,此时燃烧室充入稀薄或同质λ1混合燃油。燃油通过进气口和压缩冲程喷射入燃烧室,以减少爆震。

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发动机 柴油机

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