第二届直喷增压发动机技术论坛

1、第二届直喷增压发动机技术论坛第二届直喷增压发动机技术论坛参会心得参会心得动力总成研究院动力总成研究院1目录一、大众新技术二、高压喷射系统三、早燃问题研究2一、大众新技术1.研究背景 基于越来越严格的排放法规（PM和PN的要求），直喷汽油发动机也面临着PM、PN超标的情况；并且由于终端市场对低俗扭矩的需求，汽油机的开发也面临着低俗高负荷工况的早燃、爆震、超级爆震的风险；以及法规对油耗的要求越来越严格，为应对这些困难，大众汽车首先在其Q5车型上应用了多项新技术。2.双喷射系统 双喷射系统顾名思义，同时具备直喷系统和气道喷射系统。 2.1双喷射系统的特点： （1）减少颗粒物排放以及机油被燃油稀释的程

2、度、减轻爆震倾向，对喷射次数和喷射方式进行热力学优化。 （2）避免长时间气道喷射后喷嘴上形成燃油积炭，激活短时直喷，对油嘴进行冲洗。3一、大众新技术2.2双喷射系统工作模式 4一、大众新技术起动模式 暖机模式 部分负荷与高负荷模式 应急预案 1.起动时缸内直喷 。2.起动后怠速时在压缩行程中三次缸内直喷 。 暖机时在进气行程和压缩行程中各一次缸内直喷，同时推迟点火提前角。 1.暖机后（水温大于45C）部分负荷时气道喷射，油气混合较直喷更充分，以达到快速高效燃烧的目的，同时可以避免直喷方式高压油泵的功率损耗 。2.高负荷时在进气行程和压缩行程中各一次缸内直喷 。 一旦其中的一套喷射系统失效，另一

3、套喷射系统接管，确保车辆运行 。5一、大众新技术3可变气门升程 3.1结构 目前主流的可变气门升程为一轴两凸轮形式，结构如下图所示：6一、大众新技术3.2米勒循环 3.2.1 背景 传统发动机的压缩行程压缩比与作功行程膨胀比(倒数)相同 ，提高膨胀比可以提高发动机效率，但同时压缩比会相应提高 ，高增压发动机爆震倾向已经很明显，高压缩比会加剧爆震，甚至造成早燃 。 3.2.2 技术特点 （1）提高几何压缩比（9.6-11.7）的同时使用可变进气门升程系统，在部分负荷工况下启用 “小”进气凸轮，进气门在下止点前很早就关闭，进气量少，实际压缩比小，这样既避免了高压缩比带来的爆震甚至早燃的风险，又能降

4、低油耗。而在作功行程，正常的排气凸轮保持正常的大的几何膨胀比，动力大。 （2）高负荷时仍然切换回正常的进气凸轮工作，由于基本压缩比较高，因此需要通过减少进气量/喷油量限制最大功率以保护发动机。 7一、大众新技术4 电控节温器 4.1结构8一、大众新技术 4.2特点 电机控制的旋转滑阀取代节温器，可使暖机的速度更快，发动机的水温控制更精确更迅速，从而达到发动机冷却适度同时降低摩擦减少燃油消耗的效果 5 缸盖与排气歧管一体化 5.1结构9一、大众新技术5.2技术特点高负荷工况下取消保护涡轮的全负荷加浓工况，采用更稀的空燃比，从而改善燃油经济性 在热管理系统中承担着很重要的功能，可以加快暖机和暖风速

5、度，同时减少散热损失，从而缩短氧传感器、三元催化和涡轮增压器达到最佳工作温度的时间 10二、高压喷油系统1.背景 为了应对汽油直喷发动机存在的PM/PN、早燃、油耗等问题，德尔福设计了400bar的燃油喷射系统，并进行多次喷射。2.成效 2.1有效鉴定排放物中的PM/PN 提高喷射压力，有效的提高了汽油在缸内的雾化效果，尤其是喷油终止时刻时的雾化效果，使汽油可以充分燃烧，减少PM/PN的的排放。 11二、高压喷油系统12二、高压喷油系统 2.2有效减少早燃、爆震倾向 良好的雾化效果不再会导致缸内油气的局部温度过高，从而使燃烧更均匀，有效的减少的早燃、爆震倾向。 50bar 200bar 400

6、bar 2.3减低CO2的排放 目前汽车油耗的检测方式主要通过排放中的二氧化碳量进行推算，提高喷射压力，油气燃烧更充分，可适当的提高动力性，这就意味着同样的动力性下，高压喷射系统可更省油。13三、早燃问题研究1.研究背景 近年来，终端市场对发动机低速扭矩的需求越来越大，这对直喷汽油发动机产生了巨大的挑战，其中非常重要一项就是早燃问题，低速大负荷工况下的早燃现象尤为突出。2.引起早燃的因素 早燃是指缸内燃烧早于点火正时，其主要原因为汽缸在压缩冲程过程中，局部温度过高，引起油气在点火正时前燃烧。3.有效降低早燃几率的方法 3.1减小油嘴孔径，加大喷射压力 前面提到过，减小孔径、加大喷射压力，可有效

7、的提高汽油雾化效果，从而使油气混合更均匀，稀释局部的过高温度。14三、早燃问题研究 3.2采用高滚流气道 增加滚流比可增加油气在汽缸内的流动速率，有助于提升热效率，并能均匀降低缸内温度。 3.3减小高负荷空旷的气门重叠角 高负荷是早燃的高发工况，气门重叠角过大会导致进排气都不畅，从而引起缸内温度过高，减小气门重叠角可有效降低缸内温度，从而降低早燃概率。 3.4使用低密度机油、合成机油 经过润英联常年的试验，表明目前机油添加剂中钙成分是增加早燃概率，但减少钙成分会减低机油的清洁效果。含钙量高的机油易从活塞环间隙进入缸内形成结焦，导致结焦处的温度高。 试验表明磷成分可有效降低早燃几率，但法规对机油中磷含量有严格要求，固无法通过磷降低早燃几率。 15三、早燃问题研究 目前润英联正在进行镁成分的机油添加剂的试验，经过初步的试验结果，镁可有效降低早燃倾向。 3.5严格控制曲轴箱压力和PCV通气量 采用电控PCV可精确控制曲轴箱压力，从而降低机油反串量，从而降低早燃倾向。3.6加强气门鼻梁处