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汽车发动机直喷稀燃技术浅析班级：11车辆工程（1） 学号：1104104019 姓名：张腾摘要汽车发动机直喷稀燃技术，采用该项技术的发动机具有高节能，高效率,低排放的优点，已成为现在车用汽油发动机一个十分重要的发展方向。本文首先介绍了汽车发动机直喷稀燃技术的简单概念及其优点和缺点。在与普通的进气道喷射发动机比较的基础上，研究了运用了直喷稀燃技术发动机简单工作原理，重点阐述了直喷稀燃技术在奥迪A8为代表FSI车型的应用情况，指出了空气供给系统和燃油供给系统，排放系统方面的主要变化，以及对这些部分的控制，并分析了该发动机对尾气的特殊净化技术，简单的介绍了国内外该技术的应用情况，直喷稀燃技术有很大的发展潜力，将得到更大发展并将取代现有的进气道式喷射技术。引言日益严重的环境和能源问题，使得人们在追求车用汽油机良好动力性的同时，也对汽油机的燃油经济性和排放提出愈来愈高的要求。为此，近年来世界各国研究、开发了许多发动机新技术。其中汽油机缸内直喷稀燃技术无论在节能方面还是在降低排放方面效果均十分明显,已成为车用汽油机一个十分重要的发展方向。一、汽车发动机直喷稀燃技术及其工作原理1、汽车发动机直喷稀燃技术的概念FSI是FuelStratifiedInjection的缩写。意指燃油分层喷射，是直喷式汽油发动机领域的一项创新的革命性技术1。FSI技术是指改变传统的汽油机通过从进气管中将燃油与空气混合的燃油供给系统的供油方式，而采用像柴油机一样的，通过喷油器直接将汽油往气缸内喷射的供油方式2。分层燃烧的真正目的是可以实现较稀混合气的点燃，而设计缸内直喷的主要目的则是为了实现稀薄燃烧，缸内直喷技术伴随着稀燃技术是相辅相成、密不可分的。而发动机的稀薄燃烧技术就是为了让气缸内的混合气更加充分的燃烧，使尽可能多的热能转变为机械能，提高热效率，达到减低油耗和排放的目的。2、汽车发动机直喷稀燃技术的关键为了实现稀薄燃烧，技术上必须做到：（1）高能点火，高能点火有利于火核形成，燃烧速度增快，稀燃极限大，稀燃发动机采用特殊的火花塞设计以达到上述目的。（2）最优点火提前角控制，易于实现分层燃烧（3）喷射的最佳时刻与时间的控制，使得本来不易点燃的稀薄混合气在气缸以点带面点火方式迅速波及开来（4）提高了压缩比，需采用紧凑型燃烧室设计，火焰传播距离缩短（5）组织空气运动，通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度，实现分层4。3、汽车发动机直喷稀燃技术的工作原理采用直喷稀燃技术的发动机是利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的喷油器。在进气道中产生可变涡流，使得进气流以最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使较浓的气体聚集于火花塞的周围，正常情况下，如此稀薄的气体时不可能被点燃的，故采用以中间点火带动周围点火的使整个气缸燃烧的方式，浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层3，使其点燃做功。二、汽车发动机直喷稀燃技术特点1、汽车发动机直喷稀燃技术的优点采用燃油直喷稀燃技术的发动机,发动机能够在火花塞点火之前把汽油以较高的压力直接喷射到燃烧室，同时在ECU的精确控制下，使混合气体能够实现分层燃烧。这种技术可以让靠近火花塞周围的混合气相对较浓，远离火花塞周围的混合气相对较稀，从而更有效的实现“稀薄”点火和分层燃烧。并且由于不用加热进气就可以使汽油得到充分挥发而提高了进气充量,减小了进气气阻。采用缸内直喷技术的汽油机的过量空气系数可以调节稀薄的状态，从而能够将内燃机的热效率提高203。而不会对发动机性能造成负面的影响。采用直喷技术后，燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用，另外比原有的进气道式汽油发动机获得了更多的进气量，使缸内气体燃烧的更为彻底，减少了大量由于燃烧不充分形成的有害气体，从而保护了环境。2、汽车发动机直喷稀燃技术的缺点FSI同时也要面临PFI（PortFuelInjection的缩写，意指进气口燃油喷射）所没有的困难。如在要求的工作范围内如何对分层燃烧进行有效的控制；确定怎样的喷油控制策略来保证较好的负荷切换，以适应于FSI发动机的喷油器设计，解决小负荷时HC排放过高，大负荷时NOX排放过高并有碳烟形成，及由于汽油自润滑性差导致的燃油喷射系统和缸壁磨损等，这些是FSI开发中常遇到的困难。此外，原有的三效催化转化器不适用于FSI，需要开发专用的稀燃NOX催化转化器5。三、应用情况分析1、国内汽车发动机直喷稀燃技术的应用情况国内版本的稀燃发动机，并没有像国外发展的那样成熟，实现发动机的稀薄燃烧具有很高的技术难度。比如，油泵、油嘴、活塞等，在这些方面没有过硬的技术，稀薄燃烧是不可能实现的。另外，稀薄燃烧发动机采用的是超高压缩比技术，这就对燃油情清洁度提出了极其严格的要求，我国现阶段的炼油水平在一定程度上也制约着稀燃发动机的发展。即便大众引进了稀燃发动机（FSI），它为了迎合中国市场的需求，大大降低了压缩比，严格意义讲，它不能算是真正意义上的稀燃发动机。对于我国来说，这不得不说是个遗憾。但是，令人可喜的是我国有多家发动机厂已经研制出直喷发动机了。例如，上汽集团的荣威950、北京现代索纳塔八，只不过先进性上有一些差距，这个差距主要体现在是否能够实现稀薄燃烧上，国内的直喷主要停留在了均质燃烧这个层次上面，并没有实现分层燃烧，没有实现分层就不会实现稀薄燃烧。据可靠调查数据显示，没有分层稀薄燃烧技术的直喷发动机，并不能带来多大的燃料节省。我国的直喷发动机一般采用的是均质模式，这种模式的弱点在于它仍然采用的易于点燃的理想空燃比，并不能带来太大的燃料节约，但是，由于采用了缸内直喷技术，发动机内部燃烧更为彻底，使其在排放性能方面迈进了一大步。不管怎么说，我国已自行研制出国产的直喷发动机，并应已经用于量产车辆，这对于我国起步较晚的汽车产业来说，不得不说是一个很大的进步。随着，我国各方面技术的不断进步和成熟，我国消费者真正享用到的“原汁原味”的带有直喷稀燃技术的发动机，已经为期不远。2、国外汽车发动机直喷稀燃技术的应用情况国外版本的FSI发动机代表的确是缸内直喷稀燃技术已经相当成熟，并以广泛应用于各种车型.而且成了一些厂家的标准配置,西欧国家由于燃油品质较高,不像中国由于石油炼化的技术不够先进,造成燃油品质不良,无法适应直喷式发动机对燃油的苛刻要求，而且存在燃油实际与燃油标号不符合现象.近些年私家车的增多势必会增加石油的消耗量,以引起欧美一些国家的关注，柴油机低速的高扭矩性和良好的燃油经济性越来越受到私家车人士的关注。为了能让汽油机收到柴油机一般的优势,汽油机也朝向高压缩比和高供油压力的方向发展。汽油机缸内直喷稀燃技术以其的高动力性高燃油经济性及低的排放在欧美国家已引起足够的重视，像以德国为代表的发达国家这项技术几乎可以说已经得到了普。参考文献1原田（译）直喷汽油机的发展M.SAEpaper9705402黄喜鸣.浅谈汽油机稀燃层燃技术J.装备制造技术，2006（4）：174-175.3蒋坚，高希彦汽油缸内直喷式技术的研究与应用J内燃机工程，2003，(5)：39444尚秀镜等.汽油机缸内直喷的关键技术和发展现状J.汽车技术，2001（3）：7-10.5思凡特（译）.FSI发动机的诊断技术R.FISITA工程