浅谈汽油发动机直喷技术

最新【精品】范文参考文献专业论文浅谈汽油发动机直喷技术浅谈汽油发动机直喷技术摘要：缸内直喷技术与采用歧管喷射的汽油发动机同期逐步发展，后来尘封，上世纪九十年代，油价高企和环保的要求越来越严格，而直喷燃烧效率很高，非常省油，它开始回归，渐渐成为主流。本文先介绍了汽油机缸内直喷技术的发展历史和技术的特点。研究了FSI发动机分层燃烧模式、均质稀燃模式和均质燃烧模式。还介绍了国内汽车市场汽油机直喷技术的应用。未来随着科技的发展，国内的油品改善，缸内直喷汽油机有可能成为汽车标配。关键词：缸内直喷FSI分层燃烧匀质燃烧应用引言与采用歧管喷射的汽油发动机同期逐步发展的，后来尘封的缸内直喷技术，由于油价高企和环保的要求越来越严格，而直喷燃烧效率很高，非常省油于上世纪九十年代，开始回归，现在渐渐成为主流。缸内直喷汽油机喷嘴被布置在气缸内，汽油直接喷入缸内与空气混合，为改善燃油雾化，喷射压力也相应提高，对喷油控制更精确，并且消除了缸外喷射的缺点。同时，燃油和空气在缸内混合充分、均匀是通过特别的结构设计来保证，它的燃油燃烧充分，热效率更高。当然，缸内直喷发动机也有局限性，易受汽油和机油质量的好坏影响。一、汽油发动机缸内直喷技术的历史1917年缸内直喷汽油发动机便被研发出来，被装配到军用快艇，由于不能解决过热的问题，试验结果没能令人满意。在接下来的20年里，这项技术在不断完善的过程，其可行性已被证实，它主要应用于航空领域，德国的一些公司，如宝马，奔驰，博世，西门子也投入了研发实力。1951年，博世在法兰克福汽车展上展示了其用于二冲程GutbrodSuperior600车型的汽油缸内直喷系统。同年Goliath在其GP700车型上配备相同的喷射系统，并于1953年至1955年期间进行量产。世界上第一辆采用缸内直喷四冲程汽油发动机的跑车奔驰300SL于1955年诞生，经过对比试验这种发动机很省油，最大功最新【精品】范文参考文献专业论文率也提高了。缸内直喷技术，虽然很早发明和大规模生产，也很省油，但成本比当时同期逐步发展的采用歧管喷射的汽油发动机高，而且当时汽油价格低廉，因此，歧管喷射方式的汽油发动机被大量采用，缸内直喷技术当时没有成为主流被尘封。后来，在汽油价格和排放法规的压力下，缸内直喷技术返回人们视线。1996年三菱公司开始研制代号为4G93的1.8L最大输出功率为110千瓦、最大扭矩为178牛米的直列四缸直喷发动机。接着的两年，日产直喷发动机VQ30DD和丰田公司D-4直喷技术也相继研发了。2000年德国大众汽车公司开始在汽车上应用缸内直喷技术，2002年3月Audi第一款采用直喷技术的批量生产车型A21.6FS在日内瓦车展展出的；Audi品牌车型中使用了分层燃烧（FSI）技术，不过分层燃烧技术却没有能够取得成功，后来没被采用；装备1.8升CGI缸内直喷汽油机的奔驰C200CGI轿车在2002年末上市[1]。很多公司研发的汽油机缸内直喷系统名字不同，象Bosch公司的MotronicMED7汽油直喷系统，Audi公司研发的FSI系统，梅赛德斯-奔驰研发的CGI系统，菲亚特公司研发的JTS系统[2]。二、汽油发动机直喷技术的优缺点1.优点：直喷发动机高压燃油喷入燃烧室，是以细小的雾状进入的，当它蒸发时吸收热量，可冷却气缸；能稀薄燃烧，可提高燃烧效率20%，进气量比传统发动机多，燃烧充分，减少了C0的产生。2.缺点：分层燃烧在技术上对于缸内直喷发动机的来说不容易的实现。由于汽油自润滑性不良，燃油喷射系统和发动机气缸磨损，油品制造质量的差异，国内一般是均质燃烧；采用分层燃烧时，废气中产生大量的NOX，原来的三元催化器不适用，需要研发专用的稀燃氮氧化物催化转化器；根据最新的研究，与传统发动机相比，缸内直喷汽油机颗粒物排放要高很多倍；汽油可以溶解积碳，缸内直喷发动机积碳主要形成在进气门，因为它的喷油嘴直接探入气缸，无法清洁进气门积碳。三、汽油直喷发动机（FSI）混合气的形成原理FSI是FuelStratifiedInjection的字母缩写，意思是燃料分层喷射技术[3]。FSI技术是指改变传统的供油方式，喷油器将汽油最新【精品】范文参考文献专业论文直接喷入缸内，可燃混合气在气缸内形成。FSI发动机从理论上说至少有两种燃烧模式：分层燃烧与均质燃烧，均质燃烧模式也被分为均质稀燃模式和均质燃烧模式。均质燃烧可看成普通的燃烧方式，燃油和空气混合形成一定浓度的可燃混合气，空燃比相同，火花塞跳火可混合气燃烧。因为在较长一段时间内混合气形成，燃料和空气混合充分，燃烧更均匀，从而获得的输出功率较大。分层燃烧的燃烧室内，各处混合气的空燃比不同，在火花塞周围的混合气浓度要高于其他地方，在火花塞周围混合气，就可以快速燃烧，并促进了距离较远的较稀的混合气的燃烧，该燃烧模式被称为“分层燃烧”。均质燃烧是为了在高速行驶和加速时获得到大功率；分层燃烧的目的是为了在低转速和低负荷时省油。分层燃烧：燃烧效率高、节流损失低、很少的燃料转化为成尽可能多的工作能量。分层的燃烧模式中，节气门没有完全打开，确保进气管有一定程度的真空（能控制活性碳罐与EGR装置）。此时，燃料喷射量决定发动机扭矩和进气量、点火提前角无关。在进气的过程中，气门开度是比较大的，减少节流损失的一部分。进气过程的关键在于一个翻板装在进气歧管中，板朝上打开（这是原理，实际型号也许会有些不同），关闭下进气歧管，使通过的气流加速，在ω形活塞顶配合下形成进气涡流。在上止点前60°-45°喷油，对混合气的形成影响最大的是喷油正时，燃料喷在活塞顶部坑内，喷出的燃料与进气涡流混合。在曲轴转角40°-50°时混合气形成发生，小于不能点燃混合气，大于即均质状态。空燃比1.6～3。均质稀燃模式：混合气形成了很长时间，燃烧充分，通过喷射的精确控制，混合气体的浓度可达到较低。它的点火时间一般是更广泛，燃油经济性良好。进气过程与分层燃烧一样，燃油和空气的混合时间延长形成均匀的混合气。由于整个燃烧室都发生了燃烧，与分层燃烧相比，它对点火的时间的要求是不太高的。空燃比1。均质燃烧模式：可以充分发挥良好的动态响应，高扭矩和高功率特性。进气过程中，加速踏板决定节气门的位置，根据不同情况来确定进气歧管翻板位置。中等负荷时，翻板的继续保持关闭，便于强流入气旋的形成，对燃油雾化和空气的混合有利；高速和负荷大时，为最新【精品】范文参考文献专业论文了增加吸入空气，使参加燃烧的的空气更多，翻板被打开。均质燃烧和均质稀燃在燃油喷射、可燃混合气的形成和燃油燃烧上基本上是一样的。空燃比≤1。这三种燃烧控制模式，有些只是在理论方面有优势。现阶段采用均质燃烧的FSI发动机。四、国内汽车市场的汽油直喷发动机技术的应用近年来直喷技术被很多的厂商开始采用。燃油直喷技术最有名的是奥迪FSI，目前，包括福特、宝马、大众、丰田等主流厂商都增加了使用这种技术。事实上，除了大众以外，如第九代本田雅阁、国内的CX-5等车型都配备了直喷发动机。此外，国内江淮，吉利等自主品牌也加入了这项技术的研发。直喷发动机缸内动力性和经济性很好，安装颗粒过滤器可以解决易产生大量微粒的问题。不过由于采用了涡轮增压，它的工艺要求非常高，价格和维修成本也比采用歧管喷射要高。未来技术问题解决，国内的油品改善后，有可能成为汽车标配。参考文献：[1]郭辰.浅析发动机燃油供给系统缸内直喷技术[EB/OL].（2014年03月01日）[2014-03-09].http：//news.bitauto.com/engine/20140301/2306364029-2.html.[2]陆刚.现代燃油直喷燃烧技术引领车用发动机市场[J].上海汽车，2006，（5）：40-42[3]吴明.FSI，世界汽车[J].汽车知识，2006（12）：42-43.------------最新【精品】范文