汽油机缸内直喷技

1、汽油机缸内直喷技术GDI(Gasoline Direct Injection)简介 来历：缸内直喷汽油发动机最早是由日本三菱汽车公司创制的,安装在三菱HSR-V型概念车上,并在96年6月北京国际车展上广泛做了宣传,但是当时并未引起重视。 展露锋芒：在2001年7月的勒芒24小时耐力赛上获胜的奥迪R8，它匹配着带双增压的V8FSI直喷发动机，良好的燃油经济性使它延长了加油的间隔，不仅动力强劲，还节油8。 应用：2002年，以凯迪拉克和奥迪为代表的豪华品牌在旗下车型上都逐步采用了这项新技术。概念发动机燃油喷射系统可以分为缸内喷射和进气管喷射。缸内直喷（GDI）是将供油系统的燃油通过喷油器直接喷射到

2、汽缸内部，它是将喷油器安装在汽缸盖上，并且以较高的燃油压力（约3-5MPa）将燃油直接喷入汽缸。进气管喷射（PFI）是将供油系统的燃油通过喷油器喷射到汽缸外面节气门或进气门附近进气管进气管内。GDI是Gasoline Direct Injection的缩写,它代表宝马、丰田和三菱的缸内直喷发动机；FSI是Fuel Stratified Injection（燃油分层燃烧）的缩写,它代表大众汽车的缸内直喷发动机；CGI是Stratified-Charged Gasoline Injection的缩写,它代表梅赛德斯-奔驰的缸内直喷发动机,其中主要包含了缸内直喷技术和涡轮增压技术；SIDI是Spar

3、k Ignition Direct Injection的缩写,直译为火花塞点燃直接喷射技术，代表通用燃油直喷技术；EcoBoost是福特对于使用涡轮增压和缸内直喷两项技术发动机的总称。结构以及工作原理缸内直喷系统与普通电控喷射系统相比,其主要的区别是燃油供给系统。燃油供给系统可分为低压燃油系统和高压燃油系统两部分。低压燃油系统主要由燃油箱、低压燃油泵、压力限制阀、压力保持阀、滤清器、低压油管、低压燃油压力传感器等组成,其主要功用是将燃油从油箱中抽出,并经过滤清器过滤后输送给高压燃油泵。高压燃油系统主要由高压燃油泵、燃油高压调节阀、高压燃油压力传感器、高压油管和燃油分配管等组成。博世共轨燃油喷射

4、系统与传统汽油机相比传统式的电喷汽油机，是将汽油喷射在进气门外侧的进气歧管中，在进气过程和压缩过程中，利用时间和空间的均质混合方式，完成可燃混合气的形成，再点火燃烧作功。这样，燃油在气缸内滞留时间过长（接近360曲轴转角），燃油的粘结损耗较大，加速响应性低，极易产生“爆燃”，气缸磨损加大。缸内直喷技术的压缩比可达1213：1，它抛弃了传统的利用空间和时间的均质混合方式,采用缸内强涡流运动混合方式,在压缩冲程的后期,和柴油机一样,直接向缸内喷射燃油,相继点火后,实现分层燃烧,利用A/F=3040：1的超稀薄混合气稳定燃烧,极大的改善了汽油机的动力性、经济性、净化性。缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术 根

5、据发动机负荷工况,基本上可以自动选择两种运行模式,在低负荷时为分层稀薄燃烧,在高负荷时则为均质燃烧。经济性所在：在分层燃烧时,直到压缩行程时才喷射燃油,油雾直接进入燃烧室中的空气, 而喷油就发生在点火前瞬间。均匀燃烧：在全负荷时,燃油喷射与进气同步,燃油得到完全雾化,使混合汽均匀地充满燃烧室,自然会得到充分的燃烧。燃烧系统的分类按喷油器和火花塞的相对位置和混合气的组织方式可以分为:油束引导油束引导是将喷油器和火花塞安置在很近的距离内，油束将燃油直接送往火花塞，自然形成分层明显的混合气。壁面引导壁面引导是将喷油器安置在离火花塞较远的位置，油束喷入活塞顶凹坑，利用活塞表面的特殊形状配合进气流运动将

6、燃油导向火花塞，并在火花塞周围形成一定适合浓度的混合气。气流引导气流引导同样是使喷油器远离火花塞，油束喷在缸内空间，燃油汽化后由缸内形成的气流带回火花塞，缸内直喷的优势 其优势在于燃油是以极高压力直接注入于燃烧室中在油气的雾化和混合效率上也更为优异,能够实现稀薄混合气燃烧;直喷均匀混合燃烧系统具有较高的压缩比和较低的混合气温度及传热损失,因而有较高的热效率和较低的油耗; 具有较高的充气效率,因而有较高的低中速扭矩输出;油气混合主要依赖喷雾,因而避免了冷启动时过量供油,减少碳氢化合物排放; 汽油直接喷入气缸,因而改善了在工况变动时对空燃比的控制.加上近来车上各项电子系统的控制技术大幅进步,计算机

7、对于进气量与喷油时机的判读与控制也愈加精准,因此在搭配上缸内直喷技术以使得发动机的燃烧效率大幅提升下,除了发动机得以产生更大动力,对于环保和节能也都有正面的帮助。与多点喷射系统相较,缸内直喷拥有不受限于传统机械构造的进气方式,而且能够依照发动机需要随时调整空燃比例等特点。缸内直喷存在的问题积碳积碳：缸内直喷发动机的喷油器放在气缸内，喷孔没有自洁作用,因此很容易结垢；排放排放：缸内直喷的火焰在快速传播的同时,会出现部分火焰熄灭的现象,这就会使HC的排放增加,另外,缸内壁面的燃油附着、着火延迟等情况也会使HC的排放增加；NOx的生成量增大，处理难度加大；催化器问题催化器问题：传统的三元转换器只能在

8、空燃比为14.7附近内的小范围内工作,显然已不适合缸内直喷技术；成本问题成本问题：由于高压燃油系统的压力高,对输油管路及其接头密封处的强度、加工精度要求随之提高；缸内直喷发动机的喷油压力高,且采用分段喷射技术,传统的电磁式喷油器无法满足要求；对燃油质量要求更加苛刻,汽缸顶设计和制造的要求也相当高；总的来讲，发动机的总体成本较高。功能问题：功能问题：在实际GDI 汽油机上,理想的混合气浓度均匀递降的分层不可能实现,使得精确的分层燃烧控制比较困难。GDI的发展前景 使用缸内直喷技术的汽油发动机油耗要比传统发动机节油10% -30% ,使用机械增压技术的发动机可以节油15%左右。可以预料, 随着喷射技术