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1、稀燃发动机技术的发展及本田的缸内直喷汽油机介绍制作人：李钧浩1.什么叫稀燃？2.稀燃发动机技术怎样发展？3.实现稀燃的关键技术有哪些？4.本田的缸内直喷汽油机有哪些优势？5.本田公司怎样实现超稀薄燃烧超稀薄燃烧的控制？1.什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。2.稀燃发动机技术的发展稀燃发动机技术的发展 21世纪世纪70年代初欧美国家的排放规定以及石油危机引起的降低油耗的需年代初欧美国家的排放规定以及石油危机引起的降低油耗的需求，人们探索了由稀混合气运行，用氧化催化剂净化排气的方法，采用了一种求，人们探索了由稀混合气运行，用氧化催化剂净化排气的方法
2、，采用了一种带副燃烧室的发动机。这种由丰田及本田公司发明的燃烧方式由于从副燃烧室带副燃烧室的发动机。这种由丰田及本田公司发明的燃烧方式由于从副燃烧室喷出火焰会造成热能损失，稀混合气发动机改进对油耗的效果不明显。喷出火焰会造成热能损失，稀混合气发动机改进对油耗的效果不明显。稀燃发动机技术的发展稀燃发动机技术的发展随着进气口的改进，气缸内旋涡随着进气口的改进，气缸内旋涡生成技术的进步，由通用、福特、生成技术的进步，由通用、福特、丰田、本田、日产等汽车公司先后丰田、本田、日产等汽车公司先后搞成的开口式燃烧室可以形成比带搞成的开口式燃烧室可以形成比带副燃烧室还好的稀薄混合气燃烧，副燃烧室还好的稀薄混合
3、气燃烧，并且随着进气口燃料喷射技术的发并且随着进气口燃料喷射技术的发展和稀混合气传感器技术的开发，展和稀混合气传感器技术的开发，精密控制空燃比已成为可能。精密控制空燃比已成为可能。80年代中期，丰田正式使稀混合年代中期，丰田正式使稀混合气发动机（气发动机（TLCS）产品化，三）产品化，三菱、本田也相继将其产品实行产品菱、本田也相继将其产品实行产品化。化。目前，各大公司都拥有自己的稀目前，各大公司都拥有自己的稀燃技术，其共同点都是利用缸内涡燃技术，其共同点都是利用缸内涡流运动，使聚集在火花塞附近的混流运动，使聚集在火花塞附近的混合气最浓，先被点燃后迅速向外层合气最浓，先被点燃后迅速向外层推进燃烧
4、，并有较高的压缩比。推进燃烧，并有较高的压缩比。进入进入90年代，三菱汽车公司研制年代，三菱汽车公司研制出来的缸内直喷技术使稀燃技术又出来的缸内直喷技术使稀燃技术又进了一步。进了一步。采用立式吸气口方式，从气缸盖的上方吸气的独特方式采用立式吸气口方式，从气缸盖的上方吸气的独特方式产生强大的下沉气流。这种下沉气流在弯曲顶面活塞附近得产生强大的下沉气流。这种下沉气流在弯曲顶面活塞附近得到加强并在气缸内形成纵向涡旋转流。在高压旋转喷注器的到加强并在气缸内形成纵向涡旋转流。在高压旋转喷注器的作用下，压缩过程后期被直接喷注进气缸内的燃料形成浓密作用下，压缩过程后期被直接喷注进气缸内的燃料形成浓密的喷雾，
5、喷雾在弯曲顶面活塞的顶面空间中不是扩散而是气的喷雾，喷雾在弯曲顶面活塞的顶面空间中不是扩散而是气化。化。这种混和气被纵向涡旋转流带到火花塞附近，在火花塞这种混和气被纵向涡旋转流带到火花塞附近，在火花塞四周形成较浓的层状混和状态。这种混合状态虽从燃烧室整四周形成较浓的层状混和状态。这种混合状态虽从燃烧室整体来看十分稀薄，但由于呈现从浓厚到稀薄的层状分布，因体来看十分稀薄，但由于呈现从浓厚到稀薄的层状分布，因此能保证点火并实现稳定燃烧。此能保证点火并实现稳定燃烧。混合比达到混合比达到40:1 三菱缸内喷注汽油机三菱缸内喷注汽油机（GDI）采用紧凑型燃烧室，通过进气口位置改进使采用紧凑型燃烧室，通过
6、进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至离；提高压缩比至13：1左右，促使燃烧速左右，促使燃烧速度加快。度加快。提高压缩比提高压缩比 汽车汽油发动机实现汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术稀燃的关键技术 如果稀燃技术的混合比达到如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓通过缸内空气的运动在火花塞
7、周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。浓左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。为了提高燃烧的混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物，现在采用燃油喷射定时与分稳定性，降低氮氧化物，现在采用燃油喷射定时与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段，进气初期喷油，段喷射技术，即将喷油分成两个阶段，进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布，进气后燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布，进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。燃，实现分
8、层燃烧。分层燃烧分层燃烧 汽车汽油发动机实现汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术稀燃的关键技术 高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，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。高能点火高能点火 汽车汽油发动机实现汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术稀燃的关键技术 以上三点只是对整体汽油发动机稀燃技术而言，具体以上三点只是对整体汽油发动机稀燃技术而言，具体到某种机型会有所偏重。因为各种汽油发动机稀燃方到某种机型会有所偏重。因为各种汽油发动机稀燃方式的技术措施不完全一样，甚至同一部发动机在不同式的技术措施不完全一样，甚至同一部发动机在不同的工况
9、下稀燃方式也会不完全一样。有些着重缸内气的工况下稀燃方式也会不完全一样。有些着重缸内气流运动及燃油分布的配合，重点在分层燃烧。有些着流运动及燃油分布的配合，重点在分层燃烧。有些着重加大点火能量、增快火焰传播速度和缩短火焰传播重加大点火能量、增快火焰传播速度和缩短火焰传播距离，重点在高能点火。距离，重点在高能点火。汽车汽油发动机实现汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术稀燃的关键技术是是Honda第一款实现了第一款实现了65：1超稀薄燃烧的直喷式汽油发动超稀薄燃烧的直喷式汽油发动机机；OHC i-VTEC融合了融合了Honda独创的直喷技术新一代环独创的直喷技术新一代环保、运动型发动机保、运动型发动机
10、；所谓；所谓直喷发动机直喷发动机是指向气缸内直接喷是指向气缸内直接喷射燃油的发动机。一般情况下，发动机是在进气管内喷出射燃油的发动机。一般情况下，发动机是在进气管内喷出燃料，将空气和燃油的混合气体吸入气缸内。直喷发动机燃料，将空气和燃油的混合气体吸入气缸内。直喷发动机则是先吸入空气，然后将燃油直接喷射进压缩后的空气中，则是先吸入空气，然后将燃油直接喷射进压缩后的空气中，进行燃烧。直喷发动机使稀薄燃烧成为可能，为降低油耗进行燃烧。直喷发动机使稀薄燃烧成为可能，为降低油耗做出了贡献做出了贡献。汽油发动机汽油发动机2.0L i-VTEC I发动机发动机Honda本田的缸内直本田的缸内直喷汽油机介绍喷
11、汽油机介绍2.0L DOHC i-VTEC I 激动人心的爽快行驶与低油耗、清洁等高环保性能并存。Honda通过独创的“VTEC”（可变气门正时和升程）系统，以及“VTC”（连续可变气门正时控制）系统与“VTEC”相配合而成的高智能“i-VTEC”系统等先进的发动机技术，不断向运动性能和环保性能的并存发起挑战。i-VTEC ICG 2003年，通过融合动力性能优异的DOHC i-VTEC发动机所独有的中心喷射系统，Honda开发出了首个汽油直喷发动机“2.0L DOHC i-VTEC I发动机”，实现了低油耗、清洁尾气排放，以及高功率性能的高度结合，新一代清洁运动型发动机面世。模槽活塞部模槽活
12、塞部 新开发的气缸内直喷式汽油发动机“DOHC i-VTEC I”，采用了VTEC发动机的高度智能化版本，可停止气门动作，并通过VTC对气门进行最佳控制的“i-VTEC”系统，另外还采用了 Honda独创的中心喷射式的气缸内直喷系统，更融合了活塞上具有独特凹槽的模槽活塞等新技术。通过这些技术，实现了空燃比（空气/燃料的重量比率）65：1的超稀薄燃烧，这远远高于以往包括EGR（废气再循环）直喷发动机在内的40:1的空燃比，在实现动感行驶的同时达到了低油耗。同时这款超稀薄燃烧直喷发动机通过高精度EGR气门的燃烧控制系统，及新开发的高性能触媒的应用，达到了“比2010年尾气排放标准降低50%”的排放
13、水平。DOHC i-VTEC I采用的主要技术采用的主要技术从直观上看，该系统与以往的汽油直喷发动机的区别就在于，以往的发动机是从气缸斜上方喷射，该系统是在气缸中央安装一个喷射器，垂直向活塞喷射燃料。为了预防燃料粘在气缸侧壁，同时不改变活塞位置，使燃料能经常朝着活塞上面的凹槽喷射，将喷射时间设定为自由噴射，实现了最佳喷射。模槽活塞的中心具有独自的凹槽，通过在中心喷射器正下方开设凹槽来产生高浓度的混合气体。进而与i-VTEC独有的VTEC一气门休止所带来的強涡流（旋回流动）效果相呼应，使各种行驶状况下都可在气缸内产生理想的混合气体，实现了空燃比65：1的超级稀薄燃烧，远远超出了以往直喷发动机40
14、：1的空燃比。Honda独创的高智能气门控制技术“i-VTEC”“VTEC（可変气门正时和升程系统）”与根据行驶状况连续调整进气门开闭时机的最佳控制系统“VTC（连续可变气门正时控制系统）”相配合。实现了高效进气及快速燃烧，使输出扭矩、节能、清洁性达到高度统一。造就了新一代清洁运动型发动机，令人体验到以往直喷发动机所无法带来的行驶乐趣。2次平衡器结构 配合DOHC i-VTEC I 发动机的特性，采用专用链条的2次平衡器，并对发动机支架橡胶进行了专门改良。从空转到高速运行，均能给人带来舒适愉快的驾驭心情，实现了高度的静音性能。汽油发动机1.8L i-VTEC发动机Honda进一步改进其独创的V
15、TEC(可变气门正时和升程)系统，这款新开发的i-VTEC发动机，当车辆处于低负荷运转状态时，能够延缓进气门的关闭时机。在控制气门的同时，利用DBW（电子线控系统）对节流阀进行最佳控制的可变进气量控制功能可以大幅度地降低由于进气阻力所产生的能量损失(泵气损失)，提高能效，并大幅度提升了车辆巡航行驶时的节油性能。进气效率和压缩比的提高，使发动机的输出功率达103kW（140PS），扭矩达174Nm（17.7kgm），彻底降低摩擦和高精度的空燃比控制，使油耗水平达到17.0km/L（5AT款，10.15工况），这比日本国内2010年度油耗标准还要低5%。尾气排放水平比日本国内2005年度排放标准还
16、要低75%，并取得了日本国土交通省的认定。1.8L i-VTEC发动机1.8L i-VTEC发动机定速巡航行驶时气门开关时机的切换条件：车速:10 km/h以上 发动机转速:1000-3500转 档位:3档以上 新款1.8L i-VTEC发动机，同时具备强劲行驶性能及巡航行驶时无与伦比的低燃耗性能，以及卓越的清洁环保性能，通过切换进气门的关闭时机，全方位地实现了高能效。1.8L i-VTEC发动机控制方案系统根据车辆所处的不同行驶状况，利用DBW电子线控系统对节流阀进行控制，对两个进气门其中一个的关闭时机进行管理，当车辆处于巡航行驶等低负荷状态时，控制减少泵气损失，当车辆处于起步、加速等需要高
17、输出功率和大扭矩时，通过控制使进气效率最大化。这样，当车辆在低负荷行驶时，由于泵气损失导致能效恶化的情况得到大幅度改善，由此实现了高扭矩的强劲行驶，同时达到了1.8升汽油发动机全球最低的油耗水平。特别是在定速巡航行驶时，其燃油经济性能与1.5升汽油发动机基本相同。通过延缓进气门的关闭时机，降低泵气损失，降低定速巡航行驶时的油耗。延缓进气门的关闭时机，使其在压缩行程开始一段时间之后关闭，让吸入气缸内的一部分混合气体重新返回进气管中。这样，即使不关小节流阀，也可以限制进气量。进气阻力的降低，最高可以减少16%的泵气损耗，从而提高了能源效率，通过节流阀开放程度大小、车速、发动机转速以及齿轮状态等检测车辆的行驶状况，对气门的开关时机进行智能化控制。对气门开关时机控制是通过同步活塞对位于进气一侧的怠速/加速摇臂和定位巡航行驶摇臂进行连接和分离操作实现的。同步活塞的连接/分离操作中使用了可以在低转速区进行切换的油压回路。Thank You!