汽车超稀薄燃烧技术研究论文

目录

1 绪论 (2)

2 超稀薄燃烧技术的概念 (3)

3 缸外喷射稀燃系统(PFI) (5)

4 直接喷射稀燃系统(GDI) (7)

5.1 GDI发动机的燃油喷射系统 (8)

5.2 GDI发动机与PFI发动机燃油喷射系统的对比 (9)

5.3 GDI发动机的缸内流场 (9)

4.4 GDI发动机的超稀薄燃烧系统 (10)

4.5 GDI发动机的特点 (12)

5 均质混合气压燃系统(HCCI) (15)

5.1 HCCI概念 (15)

5.2 HCCI的燃烧特性 (16)

5.3 HCCI发动机对电控系统的要求 (20)

5.4 HCCI技术的应用 (20)

6 国内外超稀薄燃烧技术发展趋势 (22)

6.1 我国超稀薄燃烧技术发展趋势 (22)

6.2 国外超稀薄燃烧技术发展趋势 (22)

结论 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

1 绪论

由于全球经济的发展，汽车拥有量迅速增加，成为非常严重的大气污染源。全球机动车保有量的增长比人口增长快得多。有关资料表明，1950年，全世界只有5000万辆汽车；到1995年，全球汽车总量已经超过6.5亿辆，平均每100人拥有10辆汽车；2010年全世界机动车数量达到8.2亿辆（不包括两轮和三轮机动车）。目前世界上大部分汽车集中在发达国家和地区，如ECD （Organizationfor Economic ooperation and Development ）成员国拥有世界汽车的70%，人均拥有汽车数很高，而且这些国家的汽车保有量仍在缓慢上升。如图1-1所示，我国汽车的生产量从1978年的14.9万辆增加到2010年的1826万辆，增加了近123倍，年增加率为19%。轿车年产量从1978年的4千辆增加到1997年的48.1万辆。到2003年底，中国汽车总保有量已超过了2400万辆，2010年底已超过7523万辆。

汽车保有量的持续快速增长加剧了城市环境的污染程度，在发达国家的城市中，汽车排放成为CO 2、CO 、NOx 、SO 2或者微粒等超过标准的大气环境中，每天约有800人因呼吸污染空气而死亡，患肺空气污染的最主要来源，成为人类健康和城市环境的

507

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2006年

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2010年

单位（万辆）

汽车生产量

民用汽车保有量

私人汽车

图1-1 我国汽车的年产量和汽车保有量

最大威胁。世界城市约有一半的人生活在癌的人的比例逐年增加，控制汽车发动机的 有害排放已刻不容缓。从上世纪70年代开始，各个国家相继对车辆和发动机的尾气

排放进行了严格的控制，并建立了相应的排放法规，随着人们对环保的认识日益加深，对车辆与发动机的排放控制也越来越苛刻。目前，国际上的车辆排放标准主要有三大体系：美国体系、欧洲体系（表1-1）、日本排放标准体系。各国排放法规中对排放测试装置、取样方法、分析仪等方面，大都取得了一致，但测试规范和排放量限值仍有很大差异。欧洲各国自1994年实行欧I排放标准以来，目前已开始实施欧IV标准。而我国自2000年1月1日起开始实施汽车排放标准，采用的是等效欧I的国1排放标准，2004年开始实施国2标准，以后还将逐步等效采用欧洲的排放法规体系。

表1-1轿车（passenger cars）的欧洲汽车废气排放标准（类别M1*），克每公里（g/km）标准等级开始实施日期CO THC NMHC NOx HC+NOx PM P

柴油

欧盟一期1992年7月 2.72

(3.16) - - - 0.97

(1.13)

0.14

(0.18)

-

欧盟二期1996年1月 1.0 - - - 0.7 0.08 - 欧盟三期2000年1月0.64 - - 0.50 0.56 0.05 - 欧盟四期2005年1月0.50 - - 0.25 0.30 0.025 -

欧盟六期(将来) 2014年9月0.500 - - 0.08

0.170 0.005 -

汽油

欧盟一期1992年7月

2.72

(3.16)

- - -

0.97

(1.13)

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欧盟二期1996年1月 2.2 - - - 0.5 - - 欧盟三期2000年1月 2.3 0.20 - 0.15 - - - 欧盟四期2005年1月 1.0 0.10 - 0.08 - - -

欧盟五期2009年9月 1.000 0.100 0.068 0.06

-

0.005*

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欧盟六期(将来) 2014年9月 1.000 0.100 0.068 0.06

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0.005*

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2 超稀薄燃烧技术的概念

要了解超稀薄燃烧就必须先了解什么是稀薄燃烧，稀薄燃烧就是就是发动机在空燃比A/F大于理论空燃比的情况下燃烧。这样，燃料就可以燃烧完全，由于稀薄燃烧

时燃烧室内的主要成份为N

2和O

2

，它们的比热比较小，多变指数k较高，因而热效率

高，燃油经济性好，实现稀薄燃烧技术的关键是点火瞬时在火花塞处形成易于着火的浓混合气，空燃比A/F=12～13.5，其余处为稀的混合气。

在传统的汽车发动机上,为了保证发动机稳定可靠地运转,汽油机正常工作时,其所用混合气成分的空燃比应在12-18范围内调节。超稀薄燃烧是空燃比大于20∶1的