缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)是否將成為市場(chǎng)發(fā)展主流

1、Word - 5 -缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)是否將成為市場(chǎng)發(fā)展主流 日前有報(bào)道指即將在7月份前后正式上市的上海通用別克新君越，將搭載已經(jīng)在新君威車型上使用的ECO2.4發(fā)動(dòng)機(jī)和別克首款直噴發(fā)動(dòng)機(jī)3.0V6SIDI。如報(bào)道屬實(shí)的話那么新君越將會(huì)成為繼大眾和奧迪旗下產(chǎn)品后又一款將燃油缸內(nèi)直接噴射（FuelDirectInjection）帶給國(guó)內(nèi)消費(fèi)者的車型。而放眼海外，有意于挖掘缸內(nèi)直噴技術(shù)潛力的廠家也不在少數(shù)，法拉利、保時(shí)捷、奔馳、凱迪拉克、三菱、豐田、本田等一眾大牌明星都有著其各異的技術(shù)成品。究竟為什么這些廠家都情愿在這項(xiàng)技術(shù)上投入大量的研發(fā)資源呢？為什么越來越多的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)消失在我們身邊呢？下面我

2、們一起作簡(jiǎn)潔探討。 為什么要用缸內(nèi)直噴？ 無論是上世紀(jì)隨處可見的化油器發(fā)動(dòng)機(jī)也好，還是現(xiàn)今廣泛采納的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)也好，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)方式始終都是采納“缸外混合”的方式。也就是汽油先通過化油器（已被淘汰）或者噴油嘴噴出，在進(jìn)氣歧管內(nèi)與新奇的空氣混合而成為“混合氣”。在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)氣門還沒有打開之前，這些混合氣都儲(chǔ)存在進(jìn)氣歧管內(nèi)，直到氣門打開后混合氣才能夠由于燃燒室的負(fù)壓而進(jìn)入到燃燒室內(nèi)，然后在活塞壓縮行程的末端通過火花塞點(diǎn)燃猛烈燃燒。即使是現(xiàn)今極為普遍的電控燃油噴射系統(tǒng)，其先進(jìn)之處也只在于由電腦掌握噴油嘴噴油的時(shí)機(jī)和數(shù)量，還是沒有轉(zhuǎn)變“缸外混合”的基礎(chǔ)。 “缸外混合”的缺點(diǎn)是顯而易見的，進(jìn)入

3、燃燒室的混合氣只能夠通過氣門的開閉來被動(dòng)掌握，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的適應(yīng)程度未如抱負(fù)。而且噴油嘴離燃燒室有肯定的距離，汽油與空氣的混合狀況受進(jìn)氣氣流的影響較大，并且微小的油顆粒會(huì)吸附在管道壁上，不能充分使用。為此，各種增壓技術(shù)和可變氣門技術(shù)的誕生，都是為了更加敏捷地掌握混合氣進(jìn)入氣缸的狀況，以及提升混合氣的燃燒效率。 但隨著我們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和環(huán)保性能的要求越來越高，增壓技術(shù)和可變氣門技術(shù)顯得有點(diǎn)力不從心了?；旌蠚獾脑鰤簤毫梢赃B續(xù)提升，但對(duì)于動(dòng)力平順性以及機(jī)械牢靠性是極大的挑戰(zhàn)；氣門的數(shù)量不行能無限制地增加，而且氣門正時(shí)和氣門升程的調(diào)整有其不行克服的物理限制。這時(shí)候聰慧的工程師們開頭想，為什么

4、不行以像柴油機(jī)那樣把噴油的步驟支配在氣缸里面呢？而實(shí)際上，現(xiàn)今的機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)可以允許他們這樣去做了，就在這樣的背景下，燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)成為了可能。 缸內(nèi)直噴有何獨(dú)特之處？ 先進(jìn)的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采納類似于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的供油技術(shù)，通過一個(gè)活塞泵供應(yīng)所需的100bar以上的壓力，將汽油供應(yīng)給位于汽缸內(nèi)的電磁噴射器。然后通過電腦掌握噴射器將燃料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間直接注入燃燒室，其掌握的精確度接近毫秒，其關(guān)鍵是考慮噴射器的安裝，必需在汽缸上部留給其肯定的空間。 既然可以由電腦來自由掌握噴油的動(dòng)作從而影響燃燒室內(nèi)混合氣的狀態(tài)，那當(dāng)然要依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況實(shí)行有針對(duì)性的噴油方式。例如我們相當(dāng)生疏且已經(jīng)頗為成熟的

5、奧迪（大眾）FSI技術(shù)便采納了兩種不同的注油模式，即分層注油和勻稱注油模式。 發(fā)動(dòng)機(jī)低速或中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采納分層注油模式。此季節(jié)氣門為半開狀態(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別的外形從而在火花塞四周形成期望中的渦流。當(dāng)壓縮過程接近尾聲時(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，由于在轉(zhuǎn)速較低、負(fù)荷較小時(shí)除了火花塞四周需要形成濃度較高的油氣混合物外，燃燒室的其它地方只需空氣含量較高的混合氣即可，而FSI使其與抱負(fù)狀態(tài)特別接近。當(dāng)節(jié)氣門完全開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油勻稱混合。從而促進(jìn)燃油充分燃燒，提高

6、發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。電腦不斷的依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況轉(zhuǎn)變注油模式，始終保持最相宜的供油方式。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。 直噴發(fā)動(dòng)機(jī)受到哪些制約？ 一切都特別抱負(fù)，但真正實(shí)施起來卻困難重重。缸內(nèi)直噴首先需要解決的是噴油嘴的安放問題，由于氣缸頂部已經(jīng)布置了火花塞和多個(gè)氣門，已經(jīng)相當(dāng)緊湊，所以要將噴油嘴布置在靠近進(jìn)氣門側(cè)。由于噴油嘴的加入導(dǎo)致了對(duì)氣缸頂設(shè)計(jì)和制造的要求都相當(dāng)?shù)母?，假如布置不合理、制造精度達(dá)不到要求導(dǎo)致剛度不足甚至漏氣只能得不償失。 同時(shí)由于油、氣的混合空間、時(shí)間都相當(dāng)短暫，故缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的噴油嘴必需輔以高增壓系統(tǒng)，以大幅提高燃油的噴射壓力與效率，

7、并達(dá)到高度霧化的效果，期有更佳的混合表現(xiàn)。此外，缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的燃燒室、活塞也大多具有特別的導(dǎo)流槽，以供油氣在進(jìn)入燃燒室后能夠產(chǎn)生氣旋渦流，以提高混合油氣的霧化效果與燃燒效率。 以上的問題都可以由汽車廠家的工程師們想方法來解決，但有一個(gè)更大的制約就連廠家也無能為力，那就是汽油品質(zhì)的問題了。由于采納了缸內(nèi)直噴技術(shù)，汽油與空氣混合的時(shí)間以及外界條件都大有本同，而且為了提高混合氣的燃燒效率，直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比通常都比較高，因此直噴發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于汽油品質(zhì)的要求特別高。而且不單止是對(duì)燃油標(biāo)號(hào)的要求，更加重要的是其他各項(xiàng)例如化學(xué)特性和燃燒特性的指標(biāo)。例如國(guó)內(nèi)奧迪（大眾）車型的FSI缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，就是由于油品的問題而不得不忍痛屏蔽分層淡薄燃燒的重要功能，實(shí)在惋惜。不過有意思的是國(guó)內(nèi)凱迪拉克車型的SIDI雙模直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，分層燃燒和勻稱燃燒兩大功能都有配備，甚至能夠使用93號(hào)汽油。 現(xiàn)在有哪些成熟的直噴技術(shù)？ 就像增壓技術(shù)和可變氣門技術(shù)一樣，雖然各個(gè)廠家都為自己的產(chǎn)品用上不同的名號(hào)，但實(shí)際原理上是大同小異的。要數(shù)最為成熟最受認(rèn)知的缸內(nèi)直噴技術(shù)，非大眾和奧迪旗下的FSI技