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技术巡猎 比亚迪 预燃室及其调控方法、发动机及其控制方法、车辆。发动机还有前景吗

技术巡猎 比亚迪 预燃室及其调控方法、发动机及其控制方法、车辆。发动机还有前景吗?也是还可以有的---传统火花塞点火,那个过程很像是你拿着一个小打火机去点一大团混合气。遇到正常工况还好,遇到稀薄燃烧、低负荷、混合气不容易烧的时候,就容易出现燃烧慢、点火不稳定的问题。于是业内就有了预燃室---先在一个小房间里把火点起来,再让火焰从小孔喷进主燃室,相当于从“一个火星点火”,变成“几股火焰射流一起点火”。

这个技术本身并不新鲜,难点在后面。

发动机不是永远跑在一个状态。城市低速、匀速巡航、急加速、爬坡,燃烧需求完全不一样。低负荷时,混合气比较稀,火要更稳、更强一点,不然容易烧不干净;中负荷时,希望油耗和动力都比较舒服;高负荷时,缸内温度和压力都高,爆震风险上来,火焰射流又不能太激进。

固定预燃室的问题就在这里。孔多大、腔多大,设计出来就定了。它可以照顾一个区域,但很难同时照顾所有工况。

比亚迪希望把两个关键东西做成可调的。

第一个,是预燃室容积可调。

专利里设计了一个第一活动机构,可以在预燃室内部附近滑动。它的位置一变,预燃室的有效容积就变了。容积小一点,压缩效果更强,预燃室里更容易形成高温高压火焰核心;容积大一点,压缩效果降低,高负荷时可以缓和燃烧压力和爆震倾向。

这东西可以想象成一个小型可变容积燃烧腔。平时我们说发动机压缩比,基本都是整机层面的设计,这里更细,它是在预燃室这个“小火种发生器”里面做局部调节。

第二个,是喷孔连通面积可调。

预燃室底部有喷孔,火焰通过这些小孔喷进主燃室。喷孔打开面积大,火焰射流更充分,点火扩散更快;喷孔打开面积小,火焰射流更受控,高负荷时可以避免过度刺激燃烧。

专利里用了一个可以转动的第二活动机构。这个转动件上有调节孔,喷头上有喷孔。两边对齐,喷孔就全开;转动一点,孔位错开,喷孔就被部分遮挡。专利举的例子里,6个喷孔,转动0度时全部打开,转动10度时有效打开面积约40%,转动20度时约20%。

这个设计就比较工程了。它没有说“我永远要更强点火”,而是承认一个现实:燃烧控制不是越猛越好,关键是合适。

它的工况逻辑也很清楚。

小负荷时,比如城市轻踩油门、发动机处在稀薄燃烧状态,系统给液压机构更高压力,让预燃室容积变小,同时喷孔尽量打开。这样火焰核心更强,射流通道也更充分,有利于把稀薄混合气稳定点着,减少失火,提高燃烧速度。

中负荷时,液压压力居中,预燃室容积和喷孔面积也居中。这个状态追求的是效率和动力之间的平衡,不需要太激进,也不能太保守。

大负荷时,比如急加速、爬坡、满载高速,缸内热负荷和爆震倾向都上来了。系统让预燃室容积变大,同时减小喷孔连通面积。这样可以降低预燃室压缩强度,让火焰射流更克制,减少爆震压力,也能降低火花塞长期承受的点火负担。

这里面最有价值的是控制思路。

过去发动机燃烧优化,大家经常讲喷油、点火提前角、EGR、气门正时、增压压力。预燃室加入以后,本来已经多了一个强化燃烧的手段。现在比亚迪这个专利再往前推一步,把预燃室容积和喷孔面积也纳入可控范围,相当于给发动机燃烧系统多加了两个调节旋钮。

这对于混动发动机尤其有意义。混动车的发动机,经常要尽量待在高效区间工作,但真实用车不可能永远那么理想。启动介入、功率请求、急加速、高速巡航,工况仍然很复杂。可调预燃室如果做成熟,有机会扩大低油耗MAP区域,也能提升高EGR、稀薄燃烧这类高效燃烧策略的稳定性。

当然,这个方案也不是白捡的。

预燃室的位置很“恶劣”,高温、高压、热冲击、积碳,全都在这儿。现在还要塞进滑动件、转动件、弹簧、液压腔、液压管路,工程难度不低。尤其是喷孔附近,一旦积碳,转动件和调节孔还能不能长期保持精确位置,这是后续验证的重点。

准确地说,它代表一种方向:发动机高效燃烧不再只靠固定结构堆性能,而是开始把燃烧过程拆得更细,把点火源、火焰射流、工况需求放在一起动态匹配。