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直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合的技術
- 缸內直噴（GDI）就是直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合的技術。 優點是油耗量低，升功率大，壓縮比高達12，與同排量的一般發動機相比功率與扭矩都提高了10%。
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如時下的「缸內直噴」、「分層燃燒」、「可變排量」等名詞相信大家並不陌生，到底它們的工作原理是怎樣的？ 下面我們一起來了解一下吧。 活塞、曲軸是最「累」的？
- 發動機缸內直噴技術解析 - 每日頭條
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- 發動機缸內直噴技術解析 - 每日頭條
2017年6月23日 · 缸內直噴（GDI）就是直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合的技術。 優點是油耗量低，升功率大，壓縮比高達12，與同排量的一般發動機相比功率與扭矩都提高了10%。 目前的劣勢是零組件複雜，而且價格通常要貴。 噴射壓力也進一步提高，使燃油霧化更加細緻，真正實現了精準地按比例控制噴油並與進氣混合，並且消除了缸外噴射的缺點。 同時，噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設計，使油氣能夠在整個氣缸內充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉化效率更高。 因此有人認為缸內直噴式汽油發動機是將柴油機的形式移植到汽油機上的一種創舉。 點我分享到Facebook. 相關文章. 缸內直噴技術真的那麼厲害嗎？ 2017-03-30. 直噴已不是新技術 那什麼才是新技術呢？ 2017-08-25.
- 概觀
- 基本介紹
- 工作原理
- 技術優勢
- 關鍵部件
- 問題及難點
缸內直噴又稱FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料分層噴射技術，將燃油由噴嘴直接噴入缸內。該技術可以進一步提高汽油機熱效率與降低汽油機排放。這套由柴油發動機衍生而來的科技目前已經大量使用
FSI技術採用了兩種不同的燃燒模式,即均質然燒模式和分層燃燒模式。均質燃燒模式是指在進氣行程後期向燃燒室內噴入燃油，在進氣行程與壓縮行程中完成與空氣的充分混合，並在點火時刻使缸內形成較為均勻的混合氣，確保穩定點火。分層燃燒模式是指在壓縮行程噴入燃油，隨著壓縮行程的進行，燃油與空氣混合，直至點火時刻，從火花塞處至缸壁，燃油濃度由濃到稀，保證有效點火，火焰傳播也正常，從而提高燃油經濟性。
直噴發動機燃油和空氣混合主要有三種方式,即噴射引導、壁面引導和氣流引導,具體見圖中a、b、c 所示。發動機的噴油器設計在缸蓋頂部,火花塞設計在發動機的側面,此種方式稱為噴射式引導,在火花塞周圍易形成較濃的混合氣,這種布置方式比較適合於分層稀薄燃燒,具有較好的燃油經濟性。壁面引導方式是噴油器側置,火花塞頂置,通過活塞頂部的特殊形狀引導油束運動並與空氣混合,此種方式可以在火花塞周圍形成較大面積的可燃區域。氣流引導方式同樣採用噴油器側置、火花塞頂置的形式,利用進氣時形成的滾流強化油氣混合。壁面引導方式和氣流引導方式結構形式相似,多用於均質燃燒模式,可以由傳統的 PFI 發動機轉化而來,可以實現與 PFI 發動機共用燃燒室及缸蓋毛坯,進而實現發動機的平台化和模組化。
缸內直噴發動機與進氣道噴射發動機相比有如下優勢：
1、大負荷或全負荷工況時,缸內直噴發動機在進氣行程中將燃油噴入燃燒室,由於油束的移動速度小於活塞的下行速度,使得油束周圍的壓力較低,燃油迅速擴散蒸發,進而形成均質燃燒混合氣。
另外,燃油蒸發吸收熱量使缸內溫度降低,增強了抗爆震性能。因此缸內直噴發動機可以用較高的壓縮比,提高了發動機的熱效率，一般可提高至 11~14。另外由於缸內溫度降低,提高了充量係數,可發出較大的功率。當發動機在低負荷運行時,在壓縮衝程時刻進行燃油噴射,利用缸內滾流的運動促進油氣混合,最後在火花塞電極附近形成適宜點火的油氣,並且油氣濃度在整個燃燒室內呈現梯度分布,可實現較大的空燃比,從而提高發動機的經濟性。同時,分層燃燒模式使燃燒發生在燃燒室的中心區域,燃燒被周邊的空氣隔絕,降低了熱量損失,進一步降低了燃油消耗率。
2、缸內直噴發動機在中、小負荷工況時採用分層燃燒模式,燃油濃度梯度呈現梯度分布,即在缸壁附近分布的大部分是空氣,有效地防止了熱量傳遞給缸體水套,提高了燃燒的熱效率。
3、進氣道噴射發動機在冷起動過程中,缸內溫度低,油氣蒸發不完全,致使實際噴油量遠遠超過了按理論空燃比計算得到的噴油量,而且在冷起動時易出現失火或不完全燃燒現象,使 HC排放增加。相反,缸內直噴技術發動機可以精確的控制每個循環的空氣與燃油比例,結合分層燃燒直接起動技術,可以降低冷起動時的 HC 排放,瞬態回響好。
4、缸內直噴發動機採用質調節,根據各缸的實際需求進行燃油噴射,可減少各缸之間的差異,提高各缸均勻性,一般與進氣道噴射汽油機相比缸內直噴發動機的各缸均勻性可以控制在 3%以內。
氣缸蓋
氣缸蓋是 GDI 發動機的關鍵部件,尤其是缸蓋中燃燒室部分及氣道結構對氣流運動、混合氣形成、火焰傳播等起著至關重要的作用。
進氣管
對於採用分層燃燒模式的GDI發動機,為了增加進氣充量及增強進氣滾流,不但對進氣管的管徑、管長、諧振腔的容積有特殊的要求,而且往往增加可變滾流和可變管長等結構。這樣不但進氣管結構變得複雜,製造成本較高,而且性能開發和匹配標定的難度也較大。而對於同時採用渦輪增壓的缸內直噴發動機來說,由於進氣增壓的作用,在發動機大部分工況下進氣管內均為正壓,一般可達 0.2MPa 左右,對進氣管的強度要求高,同時發動機本體或整車需要另外增設真空泵滿足系統對真空度的需求。
高壓油泵
GDI 發動機的噴油壓力一般在 10-15MPa 左右,以保證燃油霧化質量及合適的貫穿距離。高壓油泵一般由安裝在進氣凸輪軸上的 4 山凸輪驅動,升程在 2.5-4mm 之間,升程對高壓油泵的選擇十分重要,直接影響著冷起動時直噴系統的建壓時間,升程需根據發動機性能需求、滾輪挺柱壽命、驅動凸輪型線及製造工藝等因素綜合設計,一般 3.5mm 左右的升程即可滿足使用需求。
燃燒系統
燃燒系統的開發是 GDI 發動機開發的核心部分,如何提高容積效率,增強系統的抗暴性,並能夠實現高效的、快速的燃燒,同時兼顧在分層燃燒模式和均質燃燒模式下的燃燒穩定性,對 GDI 發動機的燃燒室形狀、噴霧形態及氣流組織等方面提出了更高的要求。
燃油系統
GDI 發動機燃油噴射壓力在 10-15MPa 左右,最大可達 20MPa,遠高於 PFI 發動機 0.3-0.4MPa 的燃油噴射壓力,對高壓油軌的材料和可靠性要求較高。另外噴油器直接深入燃燒室內,工作溫度在 500-1100℃,而噴嘴的孔隙為微米級,汽油中硫燃燒形成的硫酸鹽類化合物及芳香烴燃燒不完全形成的黑色碳煙易堵塞噴嘴,影響霧化效果,加大噴油噪聲。同時燃油系統壓力高,各部件的磨損增加,導致潤滑效果下降。
排放及後處理系統
GDI 發動機採用分層燃燒模式時,由於在壓縮行程後期噴入燃油,燃油和空氣沒有足夠的時間進行混合,使得燃油蒸發慢,同時形成的可燃混合氣在燃燒室內分布很不均勻,存在部分區域的油氣濃度偏大,進而在這些區域產生的 NOx 增加。另外,GDI發動機的大部分運行工況都處於部分負荷,燃燒經常在過量空氣係數較大的條件下進行,導致排氣中含氧量較多且排氣溫度較低,在中、小負荷時 HC、顆粒排放物增加,三元催化器達不到最佳的轉化溫度,對氮氧化物的轉化效率低,難以滿足嚴格的排放法規。
缸內直噴（GDI），就是直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合的技術。. 優點是油耗量低，升功率大，壓縮比高達12，與同排量的一般發動機相比功率與扭矩都提高了10%。. 目前的劣勢是零組件複雜，而且價格通常要貴。. 噴射壓力也進一步 提高 ，使燃油霧化更加細緻 ...
汽油缸內直噴全名為「汽油汽缸內直接噴射」在內燃機中是指一種使用在二行程和四行程循環 汽油引擎的燃料噴射裝置。 汽油 經由 高壓共軌 油路直接噴入每個 汽缸 的 燃燒室 ，而不是如同傳統的 多點電噴 將燃料噴入 進氣歧管 。
我們在選購汽車時，會發現很多轎車發動機使用了燃油缸內直噴技術，銷售顧問也會極力的向我們推薦這樣的發動機，說它如何的省油，動力強勁，安全環保等等，聽起來是各種的高大上。
2021年10月14日 · 缸內直噴引擎是什麼？. 缸內直噴引擎它代表著現在引擎的一個發展方向。. 燃油分層噴射技術是發動機稀燃技術的一種。. 稀燃顧名思義就是發動機混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達1：25以上。. 缸內直噴引擎普遍利用一個高壓泵，使汽油通過一個 ...
