汽油机缸内直喷技术

汽油机缸内直喷技术

陈鹏引言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”。“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。传统汽油机燃烧系统缺陷：1.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。2.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%。3.排气污染（CO、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。汽油机缸内直喷技术工作原理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。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。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（12~13.4），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逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。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常见的缸内直喷技术Ⅰ

梅赛德斯奔驰—CGI技术Ⅱ

三菱—GDI技术Ⅲ

通用汽车—SIDI技术Ⅳ大众和奥迪—FSI技术Ⅴ大众和奥迪—TSI技术Ⅰ梅赛德斯奔驰—CGI技术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，强调环保节能的车辆也因此成为众所瞩目的焦点。E200CGIBlueEFFICIENCY轿车Ⅰ梅赛德斯奔驰—CGI技术BlueEFFICIENCY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140bar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。Ⅰ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M-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，具备低转速高扭力、低维修成本等优点。Ⅱ

三菱—GDI技术GDI全称是GasolineDirectInjection。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%。Ⅱ

三菱—GDI技术弧顶型活塞及垂直向下的进气道高压旋涡式喷油器,可提高燃油的细微化程度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采用两次喷油的控制方法采用NOX催化反应器Ⅱ

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。

辅喷油阶段：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。

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。Ⅱ

三菱—GDI技术缸内直喷（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。Ⅱ

三菱—GDI技术GDI缸内直喷分层混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：1.借助于燃烧室形状的壁面引导方式2.依靠气流运动的气流引导方式3.依靠燃油喷雾的喷雾控制方式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。Ⅲ

通用汽车—SIDI技术Ⅲ

通用汽车—SIDI技术SIDI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。SIDI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。

Ⅲ

通用汽车—SIDI技术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。Ⅲ

通用汽车—SIDI技术通用SIDI发动机也可以实现两次喷油。

辅喷油阶段：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。

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。Ⅳ大众和奥迪—FSI技术Ⅳ大众和奥迪—FSI技术FSI是FuelStratifiedInjection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。Ⅳ大众和奥迪—FSI技术理论上，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FuelStratifiedInjection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。Ⅳ大众和奥迪—FSI技术FSI技术采用了两种不同的注油模式1.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。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。Ⅳ大众和奥迪—FSI技术2.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。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。Ⅴ大众和奥迪—TSI技术请观看TSI视频介绍Thankyouforyourattention!附录资料：不需要的可以自行删除日常设备点检与润滑点检的定义：为了维持生产设备原有的机能、确保设备和生产的顺利进行，满足客户的要求，按照设备的特性，通过人的“五感”和简单的工具、仪器，对设备的规定部位（点），按照预先设定的技术标准和观察周期，对该点进行精心的、逐点的周密检查，查找有无异状的隐患和劣化，使设备的隐患和劣化能够得到“早期发现、早期预防、早期修复的效果；2.点检与传统设备检查的区别（1）点检管理的特点设备点检，完全改变了设备检查的业务机构，改变了设备传统性检查的业务层次和业务流程，创造了基础管理的新形势，点检管理与传统的设备检查形式的不同之处做如下所述：1）体现了设备管理思想的更新，现代化的技术装备担负着社会大生产的重要使命，生产的产量、质量和经济效益将完全借助与生产设备来实现，往往一个小的故障，将会导致自动化设备的全线停产，其损失之大不可估计；因此，实行设备点检的主要目的，其实就是实现针对性维修；2）达到以管为主，全员参加管理的目的。3）实现了维修的最佳化目标；（通过点检，将设备故障消灭在萌芽状态）4）成为了标准化的设备基础管理作业方法；（2）传统设备检查的几种形式1）事后检查；设备在发生突发性故障以后，为恢复其故障部位的工作性能，以决定合理的修复方案和确定具体的内容进行的对应性检查；2）巡回检查；按照预先设定的检查部位和主要内容实行粗劣的巡视工作；3）计划检查；根据预先设定的周期和检查项目对设备进行检查或对部件进行解体检查；4）特殊性检查；零部件的品质、精度等5）法定检查；压力容器、起重设备等（3）点检与传统设备检查的区别；设备点检完全区别于传统的设备检查，他使隐患和异常都能在故障发生前得到前当得处理，做到既经济，又正确，因此，设备点检，其实就是预防性的主动的设备检查；另外“点检”是一种管理制度，而传统的设备检查仅是一种进行检查的方法。（4）如何点检？按照全员设备管理的要求，操作人员必须参与设备的维修活动，其活动范围及内容，与管辖本区域设备的点检员以协议的形式确定。因此，生产方在进行生产操作、检查的的同时，要进行设备的状态检查。日常点检内容：利用“五感”点检：依靠人的五官，对运转中的设备进行良否。通常对温度、压力、流量、振动、异音、动作状态、松动、龟裂、异常及电器线路的损坏、熔丝熔断、异味、泄漏、腐蚀等内容的点检。边检查边清扫：清除在生产运行过程中产生的废料（液），防止被掩埋了的设备性能劣化或损坏，此项工作应在生产巡检时及时进行，按程序及时处理劣化的设备，防止故障的扩大。做好紧固与调整：在五官点检过程中，如已发现松动和变化时，在确认可以实施恢复和力所能及的前提下，应该给予紧固和调整，并记录在案，及时的报告和传递信息。日常点检的方法和技巧点检表的确认：按设定的日常点检表逐项检查，逐项确认；点检结果的处理：点检结果，按照固定的符号记入日常点检表内，在交接班时交代清楚并向上级汇报，对发现的异常情况处理完毕，则要把处理过程、结果立即记入作业日志内；对正在观察、未处理结束的项目，必须连续记入符号，不能在未说明情况下自行取消记号，每班的点检结果，生产班组长、工段长都要认真确认、签字；不同要求的三种点检：根据不同岗位，不同要求，一般每个作业班，都要进行三种点检：静态点检：停机点检，要求要做到逐项逐点进行；动态点检：不停机点检，要求要做到逐项逐点进行；重点点检：随机进行，重点部位认真检查；2）良否点检在使用“五官点检法”，需要判别检查点良否的知识如下：振动：人体对振动的感觉极限，一般在适当的转速下，振幅在5微米时，就不容易感觉到。当一台19～90千瓦、3000r/min交流电机，安装在牢固的基础上，其单振幅允许在50微米以下。用手判别振动良否，可以用一只铅笔，笔尖放在振动体上，如果垂直放置的铅笔，发生激烈的上下跳动，而且向前移动时，就有超值的可能，需要用专用的“振动仪”测定振动值。温度：使用温度计在设备点检过程中，往往采用手指触摸发热体来判别温升值是否属于正常，用手指触摸判别温度的技巧是：用食指和中指放在被测的物体上，根据手指按放以后，人能忍受时间的长短，来大致判断物体的温度：具体参数如下，具体运用过程要考虑到人的皮肤质感，季节的不同：设备温度(摄氏度）触摸忍受时间（秒）设备温度(摄氏度）触摸忍受时间（秒）5060以上70253约30751.55510～12801605850.5653松动知识：用目视观看螺栓是否松动，一般在紧固螺杆上总沾有油灰，在存在松动螺栓上的油灰、形态有别于松动的螺栓，往往会出现新色、脱落的痕迹；用手锤敲击被检查的螺栓，若敲击声出现低沉沙哑的情况，同时观察螺栓周围所积油灰出现崩落的现象，基本上能判断出是否存在松动现象，对存在怀疑的螺栓用扳手紧固确认；最好在紧固螺栓时，用有色笔在螺栓和固定座之间划一道直线，再次点检时，若发现直线对不准，说明螺栓已经松动；声音知识：对传动设备是否存在缺油、断油、精度损失，可以用侧听声音的办法来判别其状态，常用的是“听音棒”，判断的正确取决于各人的经验。轴承：轴承的正常转动声音是均匀、圆滑的转动声，若出现周期性的金属碰撞声，则预示着轴承的滚道、保持架有异常，当出现高频声，则往往是少油、缺油现象，结合温升进行综合判断。对电动机的磁声判别：正常的磁声是连续的、轻微的、均匀的沙沙响声，有异物进入定转子的间隙或偏心时，这种连续声被破坏，不在出现；听声时，一定要集中思想，脑子要专心捕捉特定频率的声音，这样当其它频率的声音进入耳中时才会被滤掉。味觉知识：通常不太常用“尝”，因要进入口中需要特别谨慎，除非在特殊的场合，如电化学，急需鉴别酸性、碱性时，在确保对身体无害时，方可实施。引起设备故障原因分析1）造成设备性能劣化的原因；a:使用原因：设备的负荷运行造成劣化，但运行条件、操作方法的不同造成劣化程度不同；b：自然原因：潮湿生锈，天长日久的自然磨损、变形，时效老化等；C：灾害原因：天灾、狂风暴雨、地震等等；上述的原因引起设备的结果就出现了由于磨损、腐蚀等的减损，由于冲击、疲劳等的破坏，由于原料黏附灰尘引起的污损等现象，直至设备原有性能不能充分发挥，这就叫做设备性能劣化；2）机能劣化：a:转动和滑动部分出现机能劣化：磨损：由于运动摩擦引起接触面的磨损；如齿轮、轴承、轴套等；损坏：由于磨损或受力作用（弯曲、剪切）而断裂等；旋转不好：转动不灵活、滑动面粗糙等造成运动不灵活；操作不良：操作不正确或不按操作规程操作设备，或误操作而造成故障；异声：由于润滑不良或异物落入造成转动部位发生异声；振动：转动或滑动部位各种异常振动；漏油：润滑部位出现泄漏；b:固定部分机能劣化现象和原因：松弛脱落：连接部位螺钉出现松弛和脱落；变形断开：结构或构件变形或切断、折损等现象；腐蚀、龟裂、受腐部位或构件龟裂；c:电器部分劣化现象和原因：电器烧损、绝缘不良等；线路接点的短路或断路；电器整流不良；电参数的漂移；设备出现劣化，原因较多，除了上述的原因，还可能有工艺熔损、机件或其它部分出现剥落或破断造成设备故障；（3）上述原因从设备本体质量、维修质量、点检质量和操作保养等方面来分析，这些原因又可归纳为以下四个方面：1）设备本身原因：设备本体素质不高，设计不合理，机件强度不够，形状结构不良，使用材料不当，零部件性能低下，集体刚性欠佳造成断裂、疲劳和蠕变等现象。2）日常维护的原因：点检、维护质量不高，污垢异物混入机内，设备润滑不良。紧固不良、绝缘接触不良，造成机件性能低下，机件配合松动，短路、得不到及时改善和调整等现象。3）修理质量的原因：维修质量低劣，修后设备安装不好，零配件配合不良，装配粗糙，组装精度不高，选择配合不合要求，造成偏心，中心失常、振动、平衡不佳等现象；4）操作及其它原因：操作水平低、操作保养质量差，超负荷运转，工艺调整不良，误操作，拼设备、不清扫、温湿控制差，欠保养，风沙、浸水、地震，造成设备运转失常等现象。设备润滑常识一、使用润滑油过程中油品变黑是否正常?答：油品发黑原因有三：

(一)润滑油变质，(二)零件磨损，(三)杂质进入油箱，如果使用过程中无杂质进入油箱，则可以认为润滑油本身质量有问题，应更换油的品牌，润滑油使用一段时间后颜色略有加深属正常，但不应变得很黑。二、旧设备可以用差一些的油?

答：一般情况下，设备的磨损件是经过表面处理的，因此零件表面硬度较高，不易磨损，但零件内部较软，旧设备有的零件表面已有磨损，因此用较差润滑油更会加速零件的磨损。我们建议不要用较低级的或较差的润滑油。三、为什么其他油品不能代替齿轮油?

答：我们发现个别用户有用抗磨液压油、导轨油、汽轮机油（透平油）或普通机械油代替齿轮油的现象。这都是不正确的，因为整个机器的动力都是通过齿轮变速传动的，齿轮齿面上的啮合线承受了巨大的负荷，要求润滑油有极压性，而其他油品不含极压添加剂，起不到保护齿面的作用，因此会导致齿面产生点蚀、断裂等现象。四、只要粘度相同，不同类型齿轮油可以相互替代?

答：不可以！同是齿轮油级别有高低，重负荷齿轮油可以替代轻负荷齿轮油，相反则不可以，目前国产普通齿轮油多属中负荷或以下齿轮油，不适合高速高负荷设备使用。五、油品发白是怎祥造成的?

答：一般情况下油品发白是由于油箱进水后造成的，是一乳化现象，应避免水进入润滑油箱体或避免雨水进入已开封的油桶中，具体操作中，设备应检查油封是否损坏，换油时检查箱体内是否有水，油桶存放在避雨的地方。六、使用润滑油不重要，只要设备有油就行，市场上随便买一些就可以用?

答：绝对要重视润滑油的使用，润滑油好比人体的血液，不良的润滑油将损坏您昂贵的设备，不同的润滑油含有不同的添如剂以满足设备不同部位的需要，例：抗氧剂防止油品氧化，防绣剂防止设备生锈，抗磨剂防止设备磨损等。七、使用期满后更换下来的润滑油是否可以再用?

答：有的用户将换下的油经沉淀处理后重复使用，这是不妥当的，油品经使用后各项性能都会降低，使用换下的油品相当于使用不合格产品。八、换油期到时可否采用放去一部分润滑油再加入部分润滑油的方式?

答：应该尽量将油放尽，用过的润滑油和新的润滑油混合在一起等于降低了润滑油级别，将缩短润滑油的使用期。九、如何从外表判断润滑油的质量?

答：合格的润滑油一般为淡黄色均匀透明的液体，粘度高的润滑油颜色略深。（一般粘度高于460#才有此现象）若油品发黑、有杂质或含有水份，则可视为劣质润滑油。高级设备一定要使用有品牌的正规润滑剂公司生产的油品，无品牌产品很难有质量保证，而且市场上假油较多，一定要引起重视。十一、只要油换得勤，差一点润滑油也可以使用?