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CN208763748U - 一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机 - Google Patents

一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机 Download PDF

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CN208763748U CN201821187794.7U CN201821187794U CN208763748U CN 208763748 U CN208763748 U CN 208763748U CN 201821187794 U CN201821187794 U CN 201821187794U CN 208763748 U CN208763748 U CN 208763748U
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CN
China
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direct injection
thermal efficiency
gasoline direct
high thermal
low emission
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CN201821187794.7U
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English (en)
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张书恩
王志望
张华�
陆经文
杨林
韦虹
李双清
李军
王瑞平
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Guizhou Geely Engine Co Ltd
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Guizhou Geely Engine Co Ltd
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Abstract

本实用新型公开了一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，包括至少一燃烧室、一高压直喷系统、一高能点火系统、一三元催化转化器以及一选择性催化系统，高压直喷系统用以将燃油雾化并喷至燃烧室中，高能点火系统用以点燃燃烧室中雾化的燃油，燃烧室内的空燃比＞25，燃烧后的尾气进入三元催化转化器，三元催化转化器用以降低尾气中的污染物含量，经三元催化转化器处理后的尾气进入选择性催化系统，选择性催化系统用以处理NOx，将选择性催化系统处理后的尾气排出。在解决了稀薄燃烧技术稳定性差的问题的同时，提高燃油经济性并降低污染物排放，避免使用GPF，降低成本，使排放水平可满足国六排放法规。

Description

一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，尤其涉及一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机。
背景技术
近年来，为应对能源危机及气候变化，各国发布了更严苛的油耗排放法规。中国第四阶段油耗加严到5L/百公里，中国第六阶段排放标准相较于第五阶段排放法规除了气态污染物加严30％￣50％之外，更规定了严格的颗粒物要求：PN(ParticulateNumber，颗粒物数量)＜6×1011。法规的压力促使汽车厂商投入更多的精力去开发新技术，混合动力汽车和电动汽车比传统动力汽车具有更好的燃油经济性及排放性能，目前，搭载内燃机的传统汽车、耦合内燃机和电动机的混合动力汽车会继续作为主流，所以未来提升内燃机的燃油经济性和排放性能非常有必要。
稀薄燃烧技术可以明显提高发动机的燃油经济性，但是往往伴随着燃烧的不稳定和NOx排放量的急剧增加。现有的稀薄燃烧技术大多为分层式稀薄燃烧，会造成部分区域的混合气过浓，某些区域的混合气又很稀，这将导致气态污染物的增加。
因此，有必要提供一种新的发动机，在解决了稀薄燃烧技术稳定性差的问题的同时，提高燃油经济性并降低排放，避免使用GPF，降低成本，使排放水平可满足国六排放法规。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，在解决了稀薄燃烧技术稳定性差的问题的同时，提高燃油经济性并降低污染物排放，避免使用GPF，降低成本，使排放水平可满足国六排放法规。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，包括至少一燃烧室、一高压直喷系统、一高能点火系统、一三元催化转化器以及一选择性催化系统，所述高压直喷系统用以将燃油雾化并喷至所述燃烧室中，所述高能点火系统用以点燃所述燃烧室中雾化的所述燃油，所述燃烧室内的空燃比＞25，燃烧后的尾气进入所述三元催化转化器，所述三元催化转化器用以降低所述尾气中的污染物含量，经所述三元催化转化器处理后的所述尾气进入所述选择性催化系统，所述选择性催化系统用以处理NOx，将所述选择性催化系统处理后的所述尾气排出。
燃烧室内的空燃比＞25，即过量空气系数大于1.7，大大提高发动机的热效率，降低发动机油耗；由于很高的空燃比，THC和CO的排放量都将达到很低的水平，同时NOx的排放量也将随着空燃比的提高至25以上而降低到空燃比为理论空燃比时的水平。燃烧后的尾气经三元催化转化器(ThreeWayCatalysts，TWC)和选择性催化系统(SelectiveCatalystReduction，SCR)处理，三元催化转化器可以适当减少贵金属的配比，转化尾气中的CO、THC，再通过选择性催化系统来处理NOx，当尾气温度高于250℃时，尾气中的NOx被还原成N2和H2O，从而实现在不使用汽油机颗粒捕集器(Gasolineparticulatefilter，GPF)的条件下满足国六排放法规的目的。
进一步地，所述高压直喷系统的喷油压力＞300bar。高的喷油压力可大大降低喷油贯穿距和喷射粒径，提高燃油雾化效果，减小湿壁的可能性，控制喷油量，保证空燃比≥25。
进一步地，所述高能点火系统每次点火能量≥120焦耳。空燃比≥25时，空气与燃油的混合气体稀薄，通过高能点火系统对稀薄的混合气体进行点燃，提高其燃烧稳定性，保证COV(循环变动量)＜5％，通过均质稀薄燃烧，大大增加燃油燃烧效率，提高发动机热效率，同时大大降低CO、THC的排放量，保持NOx排放量在一个相对较低的水平。
进一步地，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机还包括一进气歧管、一排气歧管以及一涡轮增压器，所述进气歧管用以向所述燃烧室输入空气，所述排气歧管用以将燃烧后的所述尾气排出至所述三元催化转化器，所述涡轮增压器设于所述进气歧管及所述排气歧管上。
进一步地，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机还包括设于所述进气歧管上的一空气滤清器，进入所述进气歧管内的空气经所述空气滤清器后再经所述涡轮增压器增压。
进一步地，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机还包括设于所述进气歧管上的一中冷器及一节气门体。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，其利用高压直喷系统、高能点火系统、空燃比≥25(均质稀薄燃烧)、三元催化转化器及选择性催化系统的配合使用，在解决了稀薄燃烧技术稳定性差的问题的同时，提高燃油经济性并降低污染物排放，避免使用GPF，降低成本，使排放水平可满足国六排放法规。
附图说明
图1是本实用新型的高热效率低排放的汽油直喷增压发动机的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
本实用新型提供了一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机1，在解决了稀薄燃烧技术稳定性差的问题的同时，提高燃油经济性并降低污染物排放，避免使用GPF，降低成本，使排放水平可满足国六排放法规。
如图1所示，高热效率低排放的汽油直喷增压发动机1包括至少一燃烧室10、一高压直喷系统20、一高能点火系统30、一三元催化转化器40、一选择性催化系统50、一进气歧管60、一排气歧管70、一涡轮增压器80、一空气滤清器62、一中冷器64及一节气门体66。
具体地，本实施例中，发动机1为三缸发动机1，所以具有3个燃烧室10，当然，于其他实施例中，燃烧室10的数量可根据需要进行选择，在此不作限制。
高压直喷系统20用以将燃油雾化并喷至燃烧室10中，高压直喷系统20的喷油压力＞300bar。高的喷油压力可大大降低喷油贯穿距和喷射粒径，提高燃油雾化效果，减小湿壁的可能性，控制喷油量，保证空燃比≥25。
高能点火系统30用以点燃燃烧室10中雾化的燃油，燃烧室10内的空燃比＞25，高能点火系统30每次点火能量≥120焦耳。空燃比≥25时，空气与燃油的混合气体稀薄，通过高能点火系统30对稀薄的混合气体进行点燃，提高其燃烧稳定性，保证COV(循环变动量)＜5％，通过均质稀薄燃烧，大大增加燃油燃烧效率，提高发动机1热效率，同时大大降低CO、THC的排放量，保持NOx排放量在一个相对较低的水平。
燃烧后的尾气进入三元催化转化器40，三元催化转化器40用以降低尾气中的污染物含量、转化尾气中的CO、THC，经三元催化转化器40处理后的尾气进入选择性催化系统50，选择性催化系统50用以处理NOx，将选择性催化系统50处理后的尾气排出。
更具体地，燃烧室10内的空燃比＞25，即过量空气系数大于1.7，大大提高发动机1的热效率，降低发动机1油耗；由于很高的空燃比，THC和CO的排放量都将达到很低的水平，同时NOx的排放量也将随着空燃比的提高至25以上而降低到空燃比为理论空燃比时的水平。燃烧后的尾气经三元催化转化器40(ThreeWayCatalysts，TWC)和选择性催化系统50(SelectiveCatalystReduction，SCR)处理，三元催化转化器40可以适当减少贵金属的配比，转化尾气中的CO、THC，再通过选择性催化系统50来处理NOx，当尾气温度高于250℃时，尾气中的NOx被还原成N2和H2O，从而实现在不使用汽油机颗粒捕集器(Gasolineparticulatefilter，GPF)的条件下满足国六排放法规的目的。
进气歧管60用以向燃烧室10输入空气，排气歧管70用以将燃烧后的尾气排出至三元催化转化器40，涡轮增压器80设于进气歧管60及排气歧管70上。空气滤清器62、中冷器64及节气门体66设于进气歧管60上，以空气进入燃烧室10的路径为顺序，空气滤清器62设于涡轮增压器80的前端，中冷器64及节气门体66依次设于涡轮增压器80的后端。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机1，其利用高压直喷系统20、高能点火系统30、空燃比≥25(均质稀薄燃烧)、三元催化转化器40及选择性催化系统50的配合使用，在解决了稀薄燃烧技术稳定性差的问题的同时，提高燃油经济性并降低污染物排放，避免使用GPF，降低成本，使排放水平可满足国六排放法规。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机包括：
至少一燃烧室；
一高压直喷系统，所述高压直喷系统用以将燃油雾化并喷至所述燃烧室中；
一高能点火系统，所述高能点火系统用以点燃所述燃烧室中雾化的所述燃油，所述燃烧室内的空燃比＞25；
一三元催化转化器，燃烧后的尾气进入所述三元催化转化器，所述三元催化转化器用以降低所述尾气中的污染物含量；以及
一选择性催化系统，经所述三元催化转化器处理后的所述尾气进入所述选择性催化系统，所述选择性催化系统用以处理NOx，将所述选择性催化系统处理后的所述尾气排出。
2.如权利要求1所述的高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，其特征在于，所述高压直喷系统的喷油压力＞300bar。
3.如权利要求1所述的高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，其特征在于，所述高能点火系统每次点火能量≥120焦耳。
4.如权利要求1所述的高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，其特征在于，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机还包括：
一进气歧管，所述进气歧管用以向所述燃烧室输入空气；
一排气歧管，所述排气歧管用以将燃烧后的所述尾气排出至所述三元催化转化器；以及
一涡轮增压器，所述涡轮增压器设于所述进气歧管及所述排气歧管上。
5.如权利要求4所述的高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，其特征在于，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机还包括设于所述进气歧管上的一空气滤清器，进入所述进气歧管内的空气经所述空气滤清器后再经所述涡轮增压器增压。
6.如权利要求4所述的高热效率低排放的汽油直喷增压发动机，其特征在于，所述高热效率低排放的汽油直喷增压发动机还包括设于所述进气歧管上的一中冷器及一节气门体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110925070A (zh) * 2019-12-31 2020-03-27 广西玉柴机器股份有限公司 实现燃气发动机超低排放控制的后处理装置

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CN110925070A (zh) * 2019-12-31 2020-03-27 广西玉柴机器股份有限公司 实现燃气发动机超低排放控制的后处理装置

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