缸內(nèi)直噴技術(shù)（新技術(shù)）.ppt

汽車(chē)新技術(shù), 汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù),引言,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)須將汽油與空氣形成的混合氣送入氣缸并充分燃燒才能獲得強(qiáng)大的動(dòng)力，因此油氣混合技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵之一。一直以來(lái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給方式都采用“缸外混合”。,“缸外混合”的缺點(diǎn)是噴油嘴離燃燒室有一定的距離,汽油與空氣的混合情況受進(jìn)氣氣流的影響較大,并且微小的油粒會(huì)吸附在管壁上,從而不能充分使用。,傳統(tǒng)多點(diǎn)燃油噴射,在對(duì)能源和環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的今天，傳統(tǒng)多點(diǎn)燃油噴射技術(shù)已不能滿足人們要求，于是更為精確的燃油噴射技術(shù)誕生，那就是缸內(nèi)直噴技術(shù)。,汽油機(jī)直噴技術(shù)是指發(fā)動(dòng)機(jī)采取和柴油機(jī)相同的噴射工作方式，直接向氣缸內(nèi)噴射汽油。因此也有人認(rèn)為汽油直噴技術(shù)就是將柴油機(jī)的形式移植到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的一種創(chuàng)舉。 。,與傳統(tǒng)多點(diǎn)燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相比， 汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)勢(shì),大眾FSI 發(fā)動(dòng)機(jī)- Fuel Stratified Injection 通用SIDI發(fā)動(dòng)機(jī)- Spark Ignition Direct Injection 奔馳CGI - Stratified- Charged Gasoline Injection 三菱GDI發(fā)動(dòng)機(jī) - Gasoline Direct Injection 寶馬HPI發(fā)動(dòng)機(jī) - High Precision Injection,缸內(nèi)直噴汽油機(jī),一 、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)發(fā)展,為了提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，汽車(chē)工業(yè)在20世紀(jì)50年代開(kāi)始嘗試制作缸內(nèi)直噴點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)即直噴汽油機(jī)，但是由于受到技術(shù)，成本和穩(wěn)定性的制約，再加上20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的進(jìn)氣道噴射電控汽油發(fā)電機(jī)技術(shù)的日益成熟，導(dǎo)致直噴汽油機(jī)一直沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。 20世紀(jì)90年代，汽油噴射系統(tǒng)的新技術(shù)共軌高壓噴油以及與其匹配的噴油器的應(yīng)用，使得直噴汽油機(jī)重新得到重視和開(kāi)發(fā)。,新課,21世紀(jì)初，隨著節(jié)能環(huán)保的法規(guī)日益嚴(yán)格，發(fā)動(dòng)機(jī)朝著減小排量、輕量化，擁有優(yōu)秀的燃油積極性的方向發(fā)展，于此同時(shí)可變氣門(mén)正時(shí)，廢氣渦輪增壓的技術(shù)的成熟，結(jié)合缸內(nèi)直噴技術(shù)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)逐步成為經(jīng)濟(jì)環(huán)保而又不失駕駛樂(lè)趣，最具有發(fā)展前途的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。 如今汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。生活中我們會(huì)在汽車(chē)的尾部后備箱上看見(jiàn)FSI、GDI以及CGI的標(biāo)志，這就表明它是一款裝配了直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē), 梅賽德斯奔馳 CGI技術(shù),E 200 CGI BlueEFFICIENCY轎車(chē), 三菱 GDI技術(shù),GDI全稱是Gasoline Direct Injection。三菱很早就開(kāi)發(fā)了GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，是日系品牌中缸內(nèi)直噴技術(shù)的倡導(dǎo)者。三菱的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)稀薄燃燒技術(shù)，讓燃料消耗減少20%-35%，讓二氧化碳排放減少20%，而輸出功率則比普通的同排量發(fā)動(dòng)機(jī)10%。, 通用汽車(chē) SIDI技術(shù), 大眾和奧迪 FSI技術(shù), 大眾和奧迪 TSI技術(shù),C:Userswlg123Desktop2013-2014新建文件夾2013wlg-新技術(shù)試講資料第3節(jié)汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)大眾汽車(chē)TSI渦輪增壓直噴汽油機(jī).avi,二、 汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)工作原理,直噴技術(shù)能使汽油機(jī)像柴油機(jī)那樣具備較高的燃燒效率，使燃油燃燒更充分，從而達(dá)到盡可能節(jié)省燃油的目的。汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽油在氣缸內(nèi)分層燃燒的一種特有技術(shù)，而汽油分層燃燒又是實(shí)現(xiàn)汽油稀薄燃燒的手段。 稀薄燃燒是提高汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重要手段。缸內(nèi)直噴汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)可以分為均質(zhì)稀燃和分層燃燒兩種燃燒模式。,稀燃式發(fā)動(dòng)機(jī)就是讓汽油在很稀的混合狀態(tài)下燃燒，空燃比可達(dá)25:1甚至可達(dá)40:1,1. 稀燃式發(fā)動(dòng)機(jī),在火花塞間隙周?chē)植啃纬删哂辛己弥饤l件的較濃混合氣（1213.4），在燃燒室大部分區(qū)域是較稀混合氣，兩者之間為了有利于火焰?zhèn)鞑?，混合氣濃度從火花塞開(kāi)始由濃到稀逐步過(guò)渡，這就是所謂的分層燃燒。,采用立式吸氣口方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨(dú)特方式產(chǎn)生強(qiáng)大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強(qiáng)并在氣缸內(nèi)形成縱向渦旋轉(zhuǎn)流。在高壓旋轉(zhuǎn)噴注器的作用下，壓縮過(guò)程后期被直接噴注進(jìn)氣缸內(nèi)的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴(kuò)散而是氣化。 這種混和氣被縱向渦旋轉(zhuǎn)流帶到火花塞附近，在火花塞四周形成較濃的層狀混和狀態(tài)。這種混合狀態(tài)雖從燃燒室整體來(lái)看十分稀薄，但由于呈現(xiàn)從濃厚到稀薄的層狀分布，因此能保證點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。,混合比達(dá)到40:1,三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)（GDI）,是Honda第一款實(shí)現(xiàn)了65：1超稀薄燃燒的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī) ；OHC i-VTEC融合了Honda獨(dú)創(chuàng)的直噴技術(shù)新一代環(huán)保、運(yùn)動(dòng)型發(fā)動(dòng)機(jī) ；直噴發(fā)動(dòng)機(jī)使稀薄燃燒成為可能，為降低油耗做出了貢獻(xiàn)。,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)2.0L i-VTEC I發(fā)動(dòng)機(jī),Honda本田的缸內(nèi)直噴汽油機(jī),采用緊湊型燃燒室，通過(guò)進(jìn)氣口位置改進(jìn)使缸內(nèi)形成較強(qiáng)的空氣運(yùn)動(dòng)旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點(diǎn)火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。,提高壓縮比,2. 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù),如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無(wú)法點(diǎn)燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過(guò)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周?chē)纬梢子邳c(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣在缸內(nèi)上部聚集在火花塞四周被點(diǎn)燃，燃燒迅速波及外層實(shí)現(xiàn)分層燃燒。,分層燃燒,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù),高能點(diǎn)火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，燃燒速度增快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來(lái)達(dá)到上述目的。,高能點(diǎn)火,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù),以上三點(diǎn)只是對(duì)整體汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)而言，具體到某種機(jī)型會(huì)有所偏重。因?yàn)楦鞣N汽油發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃方式的技術(shù)措施不完全一樣，甚至同一部發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下稀燃方式也會(huì)不完全一樣。 有些著重缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及燃油分布的配合，重點(diǎn)在分層燃燒。有些著重加大點(diǎn)火能量、增快火焰?zhèn)鞑ニ俣群涂s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，重點(diǎn)在高能點(diǎn)火。,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù),無(wú)論是從節(jié)能和減排的角度，還是從提高汽油機(jī)動(dòng)力性能的角度來(lái)看，現(xiàn)代缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)在進(jìn)氣道噴射技術(shù)的基礎(chǔ)上，又將汽油機(jī)技術(shù)向前推進(jìn)了一大步，從而成為世界汽油機(jī)發(fā)展歷史上又一個(gè)重要的里程碑。,3. 大眾FSI 發(fā)動(dòng)機(jī),FSI是Fuel Stratified Injection的縮寫(xiě)， 中文意思是燃料分層噴射技術(shù)， FSI代表著今后引擎的一個(gè)發(fā)展方向。 燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。,FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制模式,1）.分層燃燒模式 進(jìn)氣過(guò)程中的關(guān)鍵是進(jìn)氣歧管中安置一翻板,封住下進(jìn)氣歧管，讓進(jìn)氣加速通過(guò)，與活塞頂配合，形成進(jìn)氣渦旋。,發(fā)動(dòng)機(jī)低速或中速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)節(jié)氣門(mén)為半開(kāi)狀態(tài)，空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸撞在活塞頂部，由于活塞頂部制作成特殊的形狀從而在火花塞附近形成期望中的渦流。當(dāng)壓縮過(guò)程接近尾聲時(shí)，少量的燃油由噴射器噴出，形成可燃?xì)怏w。這種分層注油方式可充分提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速較低、負(fù)荷較小時(shí)除了火花塞周?chē)枰纬蓾舛容^高的油氣混合物外，燃燒室的其它地方只需空氣含量較高的混合氣即可。,噴油時(shí)刻開(kāi)始于壓縮行程上止點(diǎn)前約60度，結(jié)束于壓縮行程上止點(diǎn)前約45 度。,50-100bar,燃油噴射角度小，燃油霧氣不與活塞頂部接觸,被點(diǎn)燃的混合氣與氣缸壁之間形成一層隔離用的空氣層，起降溫的作用。,混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周?chē)?采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過(guò)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周?chē)纬梢子邳c(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。,FSI直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比高，在這種情況下對(duì)油的標(biāo)號(hào)和油質(zhì)要求就很?chē)?yán)格。就目前中國(guó)的情況來(lái)說(shuō)，必須使用高清潔度汽油。,奧迪Q7(進(jìn)口)2010款 4.2 FSI 手自一體豪華型 發(fā)動(dòng)機(jī) 壓縮比 13 燃油標(biāo)號(hào) 97 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) 歐IV,C:Userswlg123Desktop2013-2014新建文件夾2013wlg-新技術(shù)試講資料第3節(jié)汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)BOSCH 汽油系統(tǒng)GDI.flv,發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較大且轉(zhuǎn)速較高時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板就會(huì)打開(kāi)，吸入的空氣經(jīng)上下氣道進(jìn)入氣缸。,2.均質(zhì)燃燒模式,燃油噴射發(fā)生在進(jìn)氣行程中，缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣， 空燃比 14.7:1,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，節(jié)氣門(mén)完全開(kāi)啟，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油均勻混合。從而促進(jìn)燃油充分燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。,電腦不斷的根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況改變注油模式，始終保持最適宜的供油方式。燃油的充分利用不僅提高了燃油的利用效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出而且改善了排放。 C:Userswlg123Desktop2013-2014新建文件夾2013wlg-新技術(shù)試講資料第3節(jié)汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)比亞迪G6缸內(nèi)直噴介紹.mp4,均質(zhì)燃燒模式分兩種狀態(tài)：,進(jìn)氣歧管翻板打開(kāi)時(shí)的均勻燃燒,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于3750 轉(zhuǎn)/分或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于40% 時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板是打開(kāi)的，這樣就可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)獲得更多的進(jìn)氣量，讓更多的空氣參與燃燒。 燃油噴射發(fā)生在進(jìn)氣沖程中。,2、進(jìn)氣歧管翻板關(guān)閉時(shí)的均勻燃燒,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于3750 轉(zhuǎn)/分或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低于40% 時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板是關(guān)閉的。 下部進(jìn)氣道被封閉，于是被吸入的空氣就會(huì)通過(guò)上部進(jìn)氣道加速后呈紊流狀流入燃燒室，利于混合氣的形成與霧化。 燃油噴射發(fā)生在進(jìn)氣沖程中。,三、關(guān)于TSI、TFSI,在國(guó)外大眾的1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)上以及進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，TSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection這幾個(gè)單詞首字母的縮寫(xiě)，可以理解為雙增壓+分層燃燒+噴射。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)則省掉了機(jī)械增壓和分層燃燒，僅保留了渦輪增壓和缸內(nèi)直噴。 大眾1.8/2.0TSI中的“TSI”則代表著Turbo Fuel Stratified Injection,可以理解為渦輪增壓+分層燃燒+缸內(nèi)直噴的意思，不過(guò)國(guó)內(nèi)則省掉了分層燃燒。 1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)C:Userswlg123Desktop2013-2014新建文件夾2013wlg-新技術(shù)試講資料第3節(jié)汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)缸內(nèi)直噴,缸內(nèi)直噴技術(shù),tsi發(fā)動(dòng)機(jī),直噴發(fā)動(dòng)機(jī),直接噴.hlv,TSI,TFSI TFSI就是帶渦輪增壓（T)的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱TFSI，一般奧迪系列車(chē)型會(huì)這么稱呼 由于國(guó)內(nèi)油品的問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)奧迪TFSI并沒(méi)有使用分層燃燒技術(shù)。,FSI理論上，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種燃燒模式：分層燃燒和均質(zhì)燃燒。 從FSI所代表的Fuel Stratified Injection含義上看， 分層燃燒應(yīng)該是FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的精髓與特點(diǎn)，不過(guò)也可以理解為它的研發(fā)起點(diǎn)和基礎(chǔ)。,FSI燃燒控制模式有些方面還停留在理論優(yōu)勢(shì)方面?，F(xiàn)在奧迪在全球發(fā)布的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)還都采用均質(zhì)燃燒模式，這不是說(shuō)分層燃燒不可實(shí)現(xiàn)，而只是說(shuō)分層燃燒實(shí)施的時(shí)機(jī)還不成熟。,答案是否定的。 即使沒(méi)有應(yīng)用分層燃燒，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點(diǎn)。 FSI發(fā)動(dòng)機(jī)采用缸內(nèi)直噴，汽油在缸內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生內(nèi)部冷卻效果，這樣就降低了爆震的可能性，可適當(dāng)提升壓縮比。而進(jìn)氣渦旋與氣門(mén)正時(shí)的配合能使沒(méi)燃燒的殘油得到良好的再利用。這樣，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)仍能在提高動(dòng)力，降低油耗