汽车新技术之汽油机缸内直喷.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车新技术之汽油机缸内直喷,汽油机缸内直喷技术,1.缸内直喷技术概述,2.缸内直喷技术的工作原理,3.缸内直喷技术特点,4.缸内直喷技术现状,5.缸内直喷技术的实际应用,6.缸内直喷发动机目前存在的问题,7.缸内直喷技术推广应用的主要问题,8.缸内直喷技术今后的研究开发方向,1.缸内直喷技术概述,缸内直喷又称,FSI(,Fuel Stratified Injection,)，即,燃料分层喷射技术,，代表着传统汽油引擎的一个发展方向传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工况从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，所以希望喷油嘴能够直接将燃油喷入汽缸在近来各汽车厂商采用的发动机科技中，最炙手可热的技术非缸内直喷莫属1.缸内直喷技术概述,这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含大众（含奥迪）、宝马、梅赛德斯,-奔驰、通用以及丰田车系上。

各厂商缸内直喷技术英文缩写：大众：TSI、奥迪：TFSI、梅赛德斯-奔驰：CGI、宝马：GDI、通用：SIDI、福特：GDI、比亚迪：TI2.缸内直喷技术的工作原理,缸内直喷,就是将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高3.缸内直喷技术特点,缸内直喷汽油机是以传统电控喷射系统为基础，进行结构和控制技术的优化，使得混合气的形成与燃烧过程得到改善按照燃料在燃烧室里面的均匀程度又可分为,分层燃烧缸内直喷汽油机,和,匀质混合燃烧缸内直喷汽油机,3,1.,分层燃烧缸内直喷,这种发动机，部分负荷情况下采用分层燃烧，在火花塞附近形成极易点燃的较浓混合气，而在其他区域，则追求无油区，即形成空燃比趋向无穷大区域主要有,壁面阻挡型,和,软喷射型,等燃烧系统丰田,D一4发动机采用壁面阻挡型稀薄燃烧系统(图1)当活塞运动到一定位置时，喷油器喷出的油束到达与活塞顶部凹坑基本垂直的壁面上，与壁面碰撞并飞溅。

进气气流经过电控涡流阀(E,SCV)，形成斜向进气涡流空气涡流运动使已蒸发的汽油蒸气和飞溅的油滴沿壁面横向运动，促进缸内混合气的形成3,1.,分层燃烧缸内直喷,3,1.,分层燃烧缸内直喷,图1.丰田D,4稀薄燃烧系统,喷油器为高压旋流式,(8MPa13MPa)，雾化性能好，雾滴高度微粒化，雾滴直径小于5m喷射方式控制灵活，对不同转速与负荷采用不同的喷油控制方式，并带有电控废气再循环系统和氧传感器、三元催化器闭环控制系统等试验结果表明，其轿车工况试验油耗为17.4KmL，而相应的装有PFI发动机的汽车油耗为13KmL，节油达34左右3,1.,分层,燃,燃烧,缸,缸内,直,直喷,三菱,4G,稀,稀燃,系,系统(图2),与,与丰,田,田D,一,一4,系,系统,相,相近,进,气,气采,用,用立,式,式进,气,气道,，,，能,够,够产,生,生强,大,大的,进,进气,气,气流,，,，直,接,接流,入,入气,缸,缸，,流,流速,可,可达40m/s一50m/s,，,，充,气,气效,果,果好,，,，以,保,保证,高,高度,的,的纵,向,向涡,流,流及,充,充气,系,系统,活,塞,塞顶,部,部的,凹,凹坑,浅,浅，,且,且壁,面,面有,一,一定,的,的斜,度,度。

在,在部,分,分负,荷,荷输,出,出时,，,，油,束,束与,壁,壁面,碰,碰撞,后,后飞,溅,溅的,油,油滴,，,，随,含,含有,汽,汽油,蒸,蒸气,和,和细,小,小油,滴,滴的,气,气流,斜,斜向,上,上运,动,动(,图,图2,中,中倒,滚,滚流)，,被,被位,于,于缸,盖,盖中,部,部的,火,火花,塞,塞点,燃,燃3,1.,分层,燃,燃烧,缸,缸内,直,直喷,图2.,三,三菱4G,稀,稀薄,燃,燃烧,系,系统,3,1.,分层,燃,燃烧,缸,缸内,直,直喷,软喷,射,射型,缸,缸内,直,直喷,汽,汽油,机,机主,要,要依,靠,靠适,当,当的,喷,喷雾,特,特性,来,来形,成,成分,层,层混,合,合气,由,于,于喷,雾,雾具,有,有贯,穿,穿度,较,较低,、,、喷,雾,雾锥,角,角较,大,大、,雾,雾滴,平,平均,直,直径,较,较小,等,等喷,雾,雾特,性,性，,故,故称,为,为软,喷,喷射,(如,图,图3,所,所示)图3,软,软,喷,喷射,型,型缸,内,内喷,油,油汽,油,油机,3,2.,匀,匀质,混,混合,燃,燃烧,缸,缸内,直,直喷,福特,汽,汽车,公,公司PROCO,(ProgrannnedCombustionInjection),稀薄,燃,燃烧,系,系统,是,是程,序,序化,燃,燃烧,过,过程,的,的缩,写,写，,采,采用,匀,匀质,混,混合,缸,缸内,直,直喷,汽,汽油,机,机(,如,如图4所,示,示),。

进,气,气道,为,为螺,旋,旋式,气,气道,，,，汽,油,油直,接,接喷,射,射到,燃,燃烧,室,室内,，,，利,用,用涡,流,流和,滚,滚流,进,进行,油,油气,混,混合,喷,油,油器,位,位于,中,中央,，,，两,侧,侧各,有,有一,个,个火,花,花塞,由,于,于汽,油,油在,缸,缸内,雾,雾化,需,需要,吸,吸收,能,能量,，,，混,合,合气,温,温度,下,下降,因,而,而可,以,以采,用,用高,压,压缩,比,比(,=15)的,发,发动,机,机，,并,并可,在,在空,燃,燃比A/F=25,的,的条,件,件下,工,工作,图4.福,特,特PROCO,稀,稀薄,燃,燃烧,系,系统,4.,缸,缸内,直,直喷,技,技术,现,现状,燃油,供,供给,和,和喷,射,射系,统,统,喷射,模,模式,燃烧,系,系统,缸内,空,空气,运,运动,的,的组,织,织,4,1.,燃油,供,供给,和,和喷,射,射系,统,统,现代,的,的,GDI发,动,动机,燃,燃油,供,供给,系,系统,设,设计,，,，为,了,了达,到,到分,层,层稀,薄,薄混,合,合气,所,所要,求,求的,喷,喷雾,质,质量,和,和灵,活,活的,喷,喷油,定,定时,，,，均,采,采用,了,了精,度,度高,、,、响,应,应快,的,的柔,性,性电,控,控手,段,段。

高,高压,共,共轨,喷,喷射,系,系统,加,加电,磁,磁驱,动,动喷,油,油器,被,被认,为,为是,满,满足,缸,缸内,灵,灵活,喷,喷射,要,要求,的,的喷,射,射系,统,统之,一,一该系,统,统由,低,低压,输,输油,泵,泵、,燃,燃油,压,压力,传,传感,器,器、,喷,喷油,压,压力,控,控制,阀,阀、,高,高压,油,油泵,、,、蓄,压,压燃,油,油轨,、,、喷,油,油器,等,等组,成,成4,1.,燃油,供,供给,和,和喷,射,射系,统,统,图,5,直,直,喷,喷式,汽,汽油,机,机供,油,油系,统,统油,路,路,燃油,喷,喷射,系,系统,中,中，,喷,喷油,器,器的,结,结构,形,形式,对,对喷,雾,雾质,量,量的,影,影响,很,很大,由,于,于汽,油,油机,的,的喷,射,射压,力,力远,低,低于,柴,柴油,机,机，,如,如采,用,用多,孔,孔喷,油,油器,，,，其,喷,喷嘴,容,容易,在,在工,作,作中,积,积碳,堵,堵塞,，,，雾,化,化分,层,层不,好,好，,燃,燃烧,时,时火,焰,焰传,播,播不,稳,稳定,，,，因,此,此,GDI发,动,动机,上,上一,般,般不,采,采用,多,多孔,喷,喷油,器,器。

目,目前,在,在GDI,发,发动,机,机上,得,得到,广,广泛,应,应用,的,的是,内,内开,式,式旋,流,流喷,油,油器,，,，只,有,有一,个,个喷,孔,孔，,工,工作,油,油压,为,为5.0,10MPa，,其,其内,部,部设,有,有燃,油,油旋,流,流腔,，,，它,可,可以,通,通过,涡,涡流,比,比的,选,选择,而,而实,现,现较,好,好的,喷,喷雾,形,形态,和,和合,适,适的,贯,贯穿,度,度的,配,配合,，,，且,喷,喷束,方,方向,便,便于,调,调整,，,，方,便,便了,在,在气,缸,缸内,的,的布,置,置图,图6,为,为旋,流,流式,喷,喷嘴,结,结构,简,简图,4,1.,燃油,供,供给,和,和喷,射,射系,统,统,图6.旋,流,流式,喷,喷嘴,结,结构,简,简图,4.,2,喷射,模,模式,GDI发,动,动机,燃,燃油,喷,喷射,模,模式,可,可以,分,分为,单阶,段,段喷,射,射模,式,式和多阶,段,段喷,射,射模,式,式单阶,段,段喷,射,射模,式,式是指,在,在中,小,小负,荷,荷时,，,，燃,油,油在,压,压缩,行,行程,后,后期,喷,喷入,，,，实,现,现混,合,合气,分,分层,稀,稀燃,并,并采,用,用质,调,调节,以,以避,免,免节,流,流阀,的,的节,流,流损,失,失，,从,从而,使,使,GDI汽,油,油机,达,达到,与,与柴,油,油机,相,相当,的,的经,济,济性,；,；在,大,大负,荷,荷和,全,全负,荷,荷时,，,，燃,油,油在,进,进气,行,行程,中,中喷,人,人气,缸,缸，,实,实现,均,均质,预,预燃,和,和燃,烧,烧，,以,以保,持,持汽,油,油机,升,升功,率,率高,的,的特,点,点。

4.,2,喷射,模,模式,多阶,段,段喷,射,射模,式,式是指,在,在进,气,气行,程,程中,先,先喷,入,入所,需,需燃,料,料的,1/4，,形,形成,极,极稀,的,的均,质,质混,合,合气,，,，其,余,余燃,料,料在,压,压缩,行,行程,后,后期,再,再次,喷,喷入,，,，形,成,成分,层,层混,合,合气,火,花,花塞,点,点火,时,时，,首,首先,在,在浓,混,混合,气,气处,形,形成,较,较强,的,的火,焰,焰，,然,然后,向,向稀,混,混合,气,气空,间,间迅,速,速传,播,播应,应用,该,该技,术,术可,实,实现,发,发动,机,机从,中,中小,负,负荷,到,到大,负,负荷,的,的平,稳,稳过,渡,渡，,降,降低,气,气缸,内,内的,气,气体,温,温度,，,，抑,制,制爆,燃,燃的,产,产生,4.,3,.燃,烧,烧系,统,统,燃烧,系,系统,的,的设,计,计是GDI发,动,动机,的,的关,键,键技,术,术要,要成,功,功实,现,现中,小,小负,荷,荷时,的,的分,层,层稀,燃,燃和,大,大负,荷,荷时,的,的均,质,质预,混,混，,就,就需,要,要进,行,行燃,油,油喷,束,束、,气,气流,运,运动,和,和燃,烧,烧室,形,形状,的,的优,化,化合,理,理配,合,合。

已,已经,开,开发,的,的GDI,发,发动,机,机燃,烧,烧系,统,统按,按喷,油,油器,和,和火,花,花塞,的,的相,对,对位,置,置和,混,混合,气,气的,组,组织,形,形式,可,可以,有,有,“,喷束,引,引导,法,法,”,(spray-guidedsystem)、,“,壁面,引,引导,法,法,”,(,wall-guided,system)、,“,气流,引,引导,法,法,”,(,flow-guidedsystem,)3,种,种类,型,型4.,3,.燃,烧,烧系,统,统,“,喷束,引,引导,法,法,”,：燃,油,油喷,嘴,嘴靠,近,近火,花,花塞,布,布置,，,，火,花,花塞,位,位于,燃,燃油,喷,喷束,的,的边,缘,缘，,这,这种,方,方式,的,的优,点,点是,保,保证,当,当整,个,个燃。