《汽车节能技术》课件 第2章 汽车发动机节能技术

燃油经济性的影响因素相互制约☐图中显示完善的燃烧过

程要求采用最佳的供油

提前角方能使有效燃料

消耗率最低，而此时

NO x及HC排放并不是最

低，推迟供油时间可以

降低NO x及气缸最大爆

发力，却使有效燃料消

耗率、排气温度及HC排

放增加。

一、影响汽车发动机热效率的因素

☐汽油机定容加热循环的热效率：

☐低速柴油机定压加热循环的热效率：

☐高速柴油机混合加热循环的热效率：

☐ε—压缩比，k—绝热指数，λ—压力升高比，ρ—预胀比。

影响汽车发动机热效率的因素

☐三种理想循环热效率公式说明：

⏹要提高发动机的热效率，应尽量提高压缩比ε和绝热

指数k；

⏹在混合加热循环中，当加热量和压缩比不变时，应尽

量提高压力升高比λ(此时预胀比ρ下降)。

和节流损失泄漏损失机械损失等不可避免损失的存和节流损失、泄漏损失、机械损失等不可避免损失的存在，发动机的热效率远远小于理想循环的热效率。32p s

定容加热理想循环

（Otto 循环）

与实际加热循环

Q 1

Q 2压力升高比，

Q1

1-2的压缩过程：绝热压缩；

2-3的燃烧过程：等压加热；

3-4的膨胀过程：绝热膨胀；

4-1的排气过程：等容放热。

Q2

Q1’’

Q1’

Q2

实际循环的热效率

发动机的有效功率

各参数依次：汽缸数；气缸工作容积；燃料低热值；化

的表达式为：

充满气缸工作容积的气体质量的比值，用

同样大小气缸容积下，进入气缸实际空气量增多。混合

☐在高速可压缩的流动系统中，决定气流流动性质的重要参数是马赫数Ma，气流流动平均马赫数是进气门气流平均速度与该处音速之比，即：

☐进气中气缸内的质量平衡关系为：

☐联立可见

☐由于近似关系：

☐可见气流流动平均马赫数与气门直径的关系：

试验数据说明在正常配气相位条件下当>05☐试验数据说明，在正常配气相位条件下，当Ma m>0.5左右，充量系数急剧下降。可以看出，马赫数是一个反映充气效率流动损失而受到影响的参数，充气效率的高低决定于马赫数的大小。设计发

动机时，尽可能使马赫数在最

高转速时不超过0.5。汽油机

马赫数值已接近0.5，柴油机

马赫数值一般在0.3~0.5之间。

四气门与同排量二气门发动机对比

☐右图所示是一个2L排量

的四气门发动机与同排

量二气门发动机的性能

比较。

☐采用顶置凸轮轴四气门

技术，可以使发动机的

功率提高约15%~ 30%，

转矩增大约5% -10%，

经济性能也得到改善。

☐多气门结构复杂，成本

较高，其发展受到限制，

四气门与二气门发动机性能比较另外低速时转矩不大。

S/D对 v的影响

☐进气迟关角加大，高转速时ηv增加，有利于最大功率的进气迟关角加大高转速时增加有利于最大功率的发挥，但对中、低速性能不利。

☐减少进气门迟关角，可加大发动机低、中速时的转矩，但对高速时最大功率发挥不利。

和缸内直喷分层稀燃。燃油经济性和低排放。

，

烷值汽油，对缸内积炭比较敏感，

推出

Programmed

2、碗形燃烧室

☐如图所示采用紧凑的活塞顶凹坑，火焰传播距离短，挤气面积大，紊流强，火花塞

位于凹坑内。这种形式的里卡多HRCC燃

烧室在使用研究法辛烷值99的汽油时，

压缩比从9提高到13，最经济的空燃比为

21.5，可以在α=16-22.5的范围内运行。

由于压缩比提高和挤流增加，使滞燃期明

显缩短，火焰传播速度增加，因而采用推

迟点火(上止点前5˚~6˚) ，使爆燃不易产

生，有利于稀混合气着火。HRCC燃烧室

的燃油经济性明显提高，排污降低。

汽油机的性能比较，

左右，而在燃烧室的大部分可比均燃降低12%。

（二）典型缸内直喷燃烧系统☐1、三菱缸内直喷分层充量燃烧

系统

☐与传统的进气道喷射4G93汽油

机相比，采用立式进气道，以

保证高度的滚流(纵涡)及充量

系数；滚流与单坡屋顶型的弯

曲顶面活塞形成的燃烧室配合，

在火花塞周围形成浓混合气；

为追求喷油雾化特性使用旋流

式广角度(伞喷)喷油器，喷射

压力为5.0MPa。

性能对比 三菱公司GDI发动机相

对于同系列的进气道喷

射式汽油机的性能改善

效果如图。可知，由于

转矩波动的改善，使稀

燃界限扩大至空燃比

=40以上，较化学计

量比工作的普通汽油机

节油35%。

。

左右，如果再采用选择还原型稀燃催化剂，则将降。

同角度斜向进气涡流燃烧室为半球屋顶形活塞顶部同角度斜向进气涡流。燃烧室为半球屋顶形，活塞顶部有唇形凹坑，

控制相配合，

混合气区域。

燃气混合过程

缸内混合气浓度分布

成完全的均质化学计量比燃烧。在分层燃烧与均质化学计量比燃烧领域之间，

稀燃发动机控制方法