2017年第4期工作过程
国外内燃机
压缩天然气缸内直喷用于小型化发动机的潜力
T.HofherrG.HoffmannJ.F.Preuhs
【奥】P.Hofmann
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摘要：天然气汽车不仅具有生态学方面的优势，而且更易于满足未来的燃油耗法规。采用天然气理工大学汽车驱动和汽车技术研究所与Delphi公司在1台3缸发动机上证实了这一点，从而成功地大幅度提高了压缩天然气(CNG)汽车的驾驶乐趣。
关键词：压缩天然气缸内直喷高压缩比
低油耗
获得更好的全负荷性能
尽管天然气因其燃料成分能降低更多的CO，排放和燃料成本，但是迄今使用天然气运行的汽车数量并不多。采用天然气直接喷射对提高天然气发动机的动态性能有显著作用。压缩天然气（CNG)直接喷入（DI)燃烧室能使充气状况比进气道喷射（PFI) 大大改善，并在发动机低速高负荷情况下对扫气换气进行调节，同时采取这两种措施就能达到与汽油缸内直喷一样的动态性能{"}。此外，CNG抗爆性高，可以持续地实现发动机小型化和低速化设计，从而降低燃油耗。
天然气缸内直喷的另一个特点是能在膨胀行程完成后进行后喷射。通过天然气在稀薄废气中的氧化燃烧提高废气温度，从面加快催化转化器的加热"。本文介绍用于超轻型汽车（CULT)的CNG
缸内直喷小型化发动机的开发2)]。 2系统描述
采用1台排量为0.66L的量产3缸涡轮增压汽油机作为动力装置的基础，并按照纯天然气运行进行匹配和优化。该机搭载于1辆超轻型汽车，并满足了其对尺寸、质量和功率方面的要求(")。
为了采用纯天然气缸内直喷运行并充分利用其特定的燃料性能（如高的抗爆性），因而提高压缩比具有十分重要的意义。对压缩比分别为8.8、12.0 和13.6时进行了试验研究，并更换了加强型活塞和连杆。为了在全负荷时实现扫气换气，匹配了进气凸轮轴相位调节器。为了能满足天然气运行时更高的点火能量需求，使用了最大点火能量为65mJ的点火模块。
天然气缸内直接喷射器可直接在汽油缸内直喷万方数据
时使用。但是，考虑到喷射阀范围内缺乏冷却和润滑，所以天然气直喷对喷射器的耐久性提出了更高的要求。天然气直接喷射器采用Delphi公司的电磁喷油器[4]。这种喷油器是根据负荷在0.6～1.6 MPa范围内调节运行压力设计的，在1.6MPa压力下的最大静态流量为7g/s，该值是相互矛盾的因素之间折中的结果，即高压力有利于达到高功率，而低压力则有利于降低燃油耗，以及提高喷油器的密封性。而这种3缸发动机的运行压力范围设定为0.7 ~1.6 MPa。
目前，天然气喷射器硬件与标准的汽油高压喷油器(图1)是通用的，是在计算流体力学(CFD)和有限元法（FEM)：以及机电一体化模拟辅助下不断优化的结果，开发工作包括了对阀组件和密封界面几何形状等方面进行的材料和表面特性优化，以及设计改进。
燃油共轨密封部位
螺管线固执行器
用于长使用寿命的特煤材料和界面
阔组件
高流通能力喷油嘴
整个流动路径为高流通能力进行优化
图1Delphi公司生产的CNG直接喷射器样品
这种喷射器的流量(图2)足以满足现代高增压