1、1大家好大家好2汽油机缸内直喷技术 陈陈 鹏鹏3引言v汽油发动机须将汽油与空气形成的混合气送入气缸并充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术是发动机的关键之一。一直以来汽油发动机的燃料供给方式都采用“缸外混合”。v“缸外混合”的缺点是喷油嘴离燃烧室有一定的距离,汽油与空气的混合情况受进气气流的影响较大,并且微小的油粒会吸附在管壁上,从而不能充分使用。4传统汽油机燃烧系统缺陷：v1.汽油机功率采用进气管节流的变量调节，无法达到变质调节的精确性。v2.空燃比须在着火界限内，热效率低，若稀混合气工作则热效率可提高。空燃比采用20与27较14.8时热效率将相应提高8%与12%。v3.排气污染（CO
2、、HC、NOx）严重。一般汽油机的混合比范围正是排放较高的范围。空燃比达23以上就可以实现低排放。5汽油机缸内直喷技术工作原理v直喷技术能使汽油机像柴油机那样具备较高的燃烧效率，使燃油燃烧更充分，从而达到尽可能节省燃油的目的。汽油缸内直喷技术是实现汽油在气缸内分层燃烧的一种特有技术，而汽油分层燃烧又是实现汽油稀薄燃烧的手段。v稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段。缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀燃和分层燃烧两种燃烧模式。6v在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气（1213.4），在燃烧室大部分区域是较稀混合气，两者之间为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀
3、逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。v汽油机分层燃烧可分为两大类：进气道喷射分层燃烧方式和缸内直喷分层燃烧方式，以下主要介绍缸内直喷分层燃烧方式。汽油机缸内直喷技术工作原理7常见的缸内直喷技术v 梅赛德斯奔驰 CGI技术v 三菱 GDI技术v 通用汽车 SIDI技术v大众和奥迪 FSI技术v大众和奥迪 TSI技术8梅赛德斯奔驰 CGI技术v面对当前地球变暖的情况，在节能引擎科技始终居于领导者地位的梅赛德斯奔驰提出了TrueBlueSolutions概念，以象征地球颜色的蓝色，代表着M-Benz对于现今地球面临的环保问题提出的解决方式，除了持续追求高性能之外，并兼顾对于地球的环保友善性，强调环保节能
4、的车辆也因此成为众所瞩目的焦点。E 200 CGI BlueEFFICIENCY轿车 9梅赛德斯奔驰 CGI技术vBlueEFFICIENCY利用高压喷油嘴直接将燃油注入引擎汽缸内燃烧室，根据精密计算并辅以140 bar供油压力，可让稀薄燃油与引进燃烧室内空气充分混合，进行均匀燃烧模式(DEH，空燃比14.7:1)，达到最佳的燃烧效果。10梅赛德斯奔驰 CGI技术梅赛德斯-奔驰全新一代E级轿跑车搭载的CGI发动机 vM-benz以新一代铝合金材质铸造而成的1.8L直列四缸CGI缸内直喷涡轮增压引擎，以更为精准的缸内直喷供油技术，使得引擎反应更为灵敏，并采取可变气门设计也能有效降低运动阻力，具备
5、低转速高扭力、低维修成本等优点。11 三菱 GDI技术vGDI全称是Gasoline Direct Injection。三菱很早就开发了GDI发动机，是日系品牌中缸内直喷技术的倡导者。三菱的GDI发动机通过稀薄燃烧技术，让燃料消耗减少20%-35%，让二氧化碳排放减少20%，而输出功率则比普通的同排量发动机10%。12 三菱 GDI技术v弧顶型活塞及垂直向下的进气道v高压旋涡式喷油器,可提高燃油的细微化程度v采用发动机负荷分段的控制方式，可有效提高燃油的经济性和动力性v采用两次喷油的控制方法v采用NOX催化反应器13 三菱 GDI技术GDI发动机的喷油过程共分两个阶段，也就是两次喷油。v辅喷油
6、阶段：在发动机运行进气行程时，发动机会进行一次喷油，喷油的数量不大，这部分少量的汽油会汽化挥发吸收热量的，这样就能降低汽缸内的温度，气缸内混合气密度增大。所以这次喷油的后果在给气缸降温的同时，还可以提高进气密度，让更多的空气进入到汽缸，而且能确保汽油跟空气均匀的混合。v主喷油阶段：第二次喷射是主喷油过程。当活塞即将达到发动机压缩行程的上止点时，在火花塞点火之前，会有一定量的汽油再次被喷出，这次喷射被成为主喷油。14 三菱 GDI技术v缸内直喷（GDI）燃烧系统可实现分层混合气燃烧、均质混合气燃烧以及均质混合气压燃燃烧，其中最为核心的是分层混合气燃烧。15 三菱 GDI技术vGDI缸内直喷分层混
7、合气燃烧主要依靠由火花塞处向外扩展的由浓到稀的混合气，目前实现的方法有3种：v1.借助于燃烧室形状的壁面引导方式v2.依靠气流运动的气流引导方式v3.依靠燃油喷雾的喷雾控制方式 v前两种方式有可能形成壁面油膜，是造成碳氢排放高的主要原因；后一种方式则与喷雾特性、喷射时刻关系密切，但控制起来比前两种要难。16 通用汽车 SIDI技术17 通用汽车 SIDI技术vSIDI发动机汇集了缸内智能直喷、D-VVT电子可变双气门正时以及最新的ECM发动机管理模块。vSIDI双模直喷发动机的结构进行了大幅度调整，相比原先喷入进气歧管的方式，SIDI发动机将多点喷射供油系统替换成可变气门缸内直喷系统，这是将喷
8、油嘴植入汽缸内，通过高压将燃油雾化喷入汽缸内，并混合空气进行点燃，从而实现缸内稀薄燃烧，由此提升了发动机效率。同时还具备优秀的燃油经济性和更低的尾气排放。18 通用汽车 SIDI技术v缸内直喷技术发展到今天已历经三代。第一代称为壁面引导直喷型，利用缸内空气流动使油气混合物成层，实现了分层燃烧；第二代称为按化学计量混合直喷型，以理论空燃比混合燃料和空气，实现均质燃烧；而通用的SIDI技术则属于第三代直喷技术，通过对发动机内植入智能控制模块，可根据行车状况由电脑自动控制稀薄燃烧模式，同时实现分层燃烧和均质燃烧。19 通用汽车 SIDI技术通用SIDI发动机也可以实现两次喷油。v辅喷油阶段：在发动机
9、运行进气行程时，发动机会进行一次喷油，喷油的数量不大，这部分少量的汽油会汽化挥发吸收热量的，这样就能降低汽缸内的温度，气缸内混合气密度增大。所以这次喷油的后果在给气缸降温的同时，还可以提高进气密度，让更多的空气进入到汽缸，而且能确保汽油跟空气均匀的混合。v主喷油阶段：第二次喷射是主喷油过程。当活塞即将达到发动机压缩行程的上止点时，在火花塞点火之前，会有一定量的汽油再次被喷出，这次喷射被成为主喷油。20大众和奥迪 FSI技术21大众和奥迪 FSI技术vFSI是Fuel Stratified Injection的英文缩写，意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是电喷发动机利用电子芯片经过计算分析精确控
10、制喷射量进入气缸燃烧，以提高发动机混和燃油比例，进而提高发动机效率的一种技术。22大众和奥迪 FSI技术v理论上，FSI发动机有2种燃烧模式：分层燃烧和均质燃烧，有人还把均质燃烧模式细分为均质稀燃模式和均质燃烧模式。从FSI所代表的Fuel Stratified Injection含义上看，分层燃烧应该是FSI发动机的精髓与特点，不过也可以理解为它的研发起点和基础。23大众和奥迪 FSI技术vFSI技术采用了两种不同的注油模式v1.分层注油模式：在低速或中速运转时节气门为半开状态，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由喷射器喷出，形成可燃气体。v这种方式可充分提高发动机的经济性，因为在转速较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可，而FSI使其与理想状态非常接近。24大众和奥迪 FSI技术v2.均匀注油模式：当节气门完全开启，发动机高速运转时，大量空气高速进入汽缸形成较强涡流并与汽油均匀混合。从而促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。v电脑不断的根据发动机的工作状况改变注油模式，始终保持最适宜的供油方式。燃油的充分利用不仅提高了燃油的利用效率和发动机的输出而且改善了排放。25大众和奥迪 TSI技术请观看TSI视频介绍26
