缸内直喷式汽油发.

缸内直喷式汽油发动机（GDI）缸内直喷式汽油机（GasolineDirectInjection）简称：GDI系统；又因为燃油是分层燃烧（FuelStratifiedInjection）故又称：FSI系统。小知识分层燃烧把燃烧室设计成特殊的形状，使进入燃烧室的燃气混合气形成涡流，并且使火花塞周围混合气浓一些，离火花塞较远的地方则要稀一些，这样有利于在火花塞周围混合气迅速燃烧，并且带动较远处较稀混合气的燃烧。这种燃烧就叫做“分层燃烧”。传统式的电喷汽油机，是将汽油喷射在进气门外侧的进气歧管中，在进气过程中压缩过程中，将均质混合喷入汽缸。这样，燃油在气缸内滞留时间过长（接近360ο曲轴转角），燃油的粘结损耗较大，加速响应性低，极易产生“爆燃”，气缸磨损加大。一、缸内直喷式汽油机的基本结构缸内直喷式汽油机，是在传统的电控喷射系统的基础上，改进研发的。在其他结构方面无过多的变化，只是在可燃混合气的形成方法上，和燃烧过程方面发生了概念性的变革。仅就GDI系统的主要结构介绍。元件名称？1、直立式进气管产生下降大进气流，直接流入气缸，流速快，可达40～50m/s，充气效果好。与传统的横向进气管相比，它的进气涡流方向是相反旋转，喷油后能在火花塞处形成浓油雾区，极易点火燃烧，起动性能好，能实现分层燃烧。2、顶面弯曲活塞—引导空气产生进气涡流和挤压高速旋转涡流，以便形成理想地分层燃烧的可燃混合气。旋转涡流为“正向涡流”，与传统的“逆向涡流”方向相反，有利于混合气按浓稀方式层状分布，进行分层燃烧。、采用两级串联式供油泵—低压供油泵为电动涡轮式，油压为0.35Mpa；高压供油泵为往复柱塞式，由凸轮轴驱动，使燃油轨道的油压不断堆积，产生5～5.5Mpa的喷射油压，经喷油器高速喷入气缸，提高了雾化质量，形成旋转的燃气涡流。三角形凸轮驱动油泵柱塞吸油和压油，能快速平稳的建立起油压，当轨道压力达规定值（5Mpa）后，压力传感器信号通过ECU使仃供电磁阀断电OFF，弹簧将进油阀顶开，高压供油泵即短暂仃止供油。4、轨道压力传感器—是压敏电阻制成的桥式电路传感器，原理与传统的进气管压力传感器Map类同。为ECU提供轨道内燃油压力的高低，当压力达5Mpa时，ECU指令仃供电磁阀断电OFF，其弹簧推开高压油泵的进油阀，使高压油泵仃止吸油。此时，低压油泵也同步仃止供油，维持规定的油压。5、高压旋流式喷油器—由ECU直接用脉冲电流控制其开闭，喷油量的多少由脉冲宽度控制；用特殊的喷孔形状，向气缸内喷出旋转的雾状燃油，与挤压涡流快速的混合，以便点火燃烧。它没有进气管沉积油膜的缺点，又因喷油压力较高，喷油器的自洁功能高，不易产生脏堵故障。做直喷发动机喷油器工作原理课件6、喷油器是属于瞬时高电压和大电流“峰值保持型”驱动方式（用100～110V和17～20A打开；又用限流电阻以3～5A的电流，保持开启状态），又称，强劲、高频、量化控制方式。小知识逆变—用晶闸管电路把直流电转变成交流电这种对应于整流的逆向过程,定义为逆变。逆变电路—把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。例如：应用晶闸管的电力机车，当下坡时使直流电动机作为发电机制动运行，机车的位能转变成电能，反送到交流电网中去。无效喷射时间—因为电磁线圈有一定的阻抗，故开启时间较Tr管导通时间迟后，该时间无燃油喷出，故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度不吻合。喷油器小型化，可缩短“无效喷射时间”，开启速度快，响应性好，计量准确。三、缸内直喷式汽油机特点1、气缸内的涡流运动—在进气过程中，通过“直立式进气管”，在气缸吸力的作用下，产生强大的下降气流，使充气效率得到提高。又在“顶面弯曲活塞”的作用下，形成比传统汽油机更强大的“滚动涡流”，将压缩后期喷射出的旋转油雾带到燃烧室中央的火花塞附近，及时点火燃烧，这是一种革新手段。2、高压旋转油雾的产生—高压旋转式喷油器，在压缩冲程的后期（缸内压力为0.6～1.5Mpa），以5Mpa的高压喷射出旋转的油雾，卷入“滚动涡流”中，迅速吸热汽化，以分层混合状态卷到火花塞附近。火花塞附近为“高浓度”混合气，极易点燃。缸内的燃气呈“稀包浓”状态（O2分子包围HC分子），它与气缸壁间形成了绝热层，提高了热效率，使功率提高，油耗降低。3、高速燃烧涡流的产生—“稀包浓”的强燃烧涡流，因未燃物和己燃物温度、密度和离心力的差异，在旋转中逐层换位和剥离（未燃物温度低、密度大、离心力大，向外移动；己燃物温度高、密度小、离心力小，向内移动），并从内向外稳定地、彻底的分层燃烧。“稀包浓”状态的燃气涡流，与气缸壁间产生绝热层，从而提高了热效率。因高压缩比和高速强涡流及涡流分层高效率燃烧的结果，即：进气涡流、压缩涡流、燃烧涡流的综合效果，与传统的电喷汽油机相比，输出的功率Pe和输出扭矩Me提高了10%。超稀薄的混合气，空燃比A/F可达30～40：1，与传统的汽油机相比，因燃烧过程和燃烧温度控制的合理，节油率可达40%，使排气中的CO、HC、NOx等有害物质大幅度降低。4、起动性能因燃油为直接喷入气缸，无燃油的粘结损耗，又因火花塞处为高浓度混合气，与传统的均质混合方式相比，起动性能得到提高，发动机在1～2个循环，即可起爆运转。而传统的均质混合发动机，需要十几个循环，才能起爆运转。5、中小负荷工况时的喷油特点乘用车在市内行驶占有的时间为75%～85%，多在中、小负荷工况下工作，应在压缩行程后期喷油，以经济超稀薄混合气成分为主，为分层燃烧方式。6、大负荷工况时的喷油特点：为了获得大负荷时的功率值（包括其他工况），应加浓可燃混合气，以动力性为主，采用“两次喷油方式”。第一次是在进气行程，喷入适量燃油，形成均质燃烧混合气，此为“补救功能”；此时，还可利用燃油的汽化热，来降低进气温度，提高充气效率。第二次是在压缩行程的后期喷油，形成浓稀不均的层状混合气，再点火燃烧。在大负荷工况时，一个工作循环中，电脑发生两次喷油脉冲信号，两次的脉冲宽度不同。“两次喷射”的功能，也可在起动工况、急加速工况出现，以调节空燃比A/F的大小，改善使用性能。7、高压缩比，提高发动机功率提高发动机功率的途径（1）加大进气量（2）提高压缩比（3）控制燃烧过程传统式的电控喷射系统，因燃油质量的制约，压缩比已难突破10：1的大关，还需要使用辛烷值97#的汽油。而直喷式汽油机却能突破这个界限值，使压缩比提高到12~13：1。且对汽油的辛烷值无过高要求。缸内直喷发动机高压缩比的原因（1）因吸入的空气量大幅度增加，进气冷却效果较好，对“爆燃”的抑制作用加大。（2）直接喷入气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热，可降低气体温度和增大空气密度，因而不易产生“爆燃”（3）缸内直喷发动机是在压缩行程后期喷油，燃油在燃烧室内滞留时间极短，使大幅度的提高压缩比成为可能，可达12~13：1。爆燃是燃油滞留在气缸内的时间较长，己燃部分对未燃部分的挤压和辐射，使未燃部分产生大量的极不稳的“过氧化物”，不等火焰传到，自行不正常的急速燃烧。直喷式汽油机只能对点火早晚敏感，不存在“过氧化物”这个问题。相关知识8、因为采用超稀薄混合气分层燃烧，使有害的NOx生成量加大，故采用“存储式两级三元催化器”净化方式，使尾气在催化器中有较长的滞留时间（2s），从而使尾气中的CO、HC、NOx成分转化还原为CO2、H20、N2，并加装温度传感器监控。9.二段燃烧法在进行正常燃烧的怠速运转时，除在压缩行程后期喷油外，还在膨胀行程的后期补充喷油。它主要用在汽车起动后冷机期间内，提前激活催化剂，降低冷机时的HC排放量。在压缩行程后期喷人的燃油在压缩行程结束和膨胀行程的前期进行分层混合稀薄燃烧。在膨胀行程的后期补充喷人的燃油会因为第一次燃烧结束时的高温气体和剩余的大量空气而着火发生再次燃烧。二次喷射可使启动后的排气体温度上由200℃左右上升到800℃左右，这样便可大大提前催化剂开始工作的时间。进而降低有害气体排放。10.热反应器式排气管热反应器式排气管可使发动机的排气在排气管中滞留，与空气产生反应，并使二段燃烧的膨胀行程后期的燃烧反应在排气管中继续，从而加速催化剂的激活。无热反应器式排气管的发动机启动后达到催化剂工作温度（250℃）需要100s以上，采用二段燃烧后，这一时间缩短了1／2。再加上使用热反应式排气管后，时间缩短到20s，从而大幅度降低了发动机起动后的HC排放。四、典型车系供油系统介绍：奥迪2.0-T-FSI乘用车，废气涡轮增压式缸内喷射汽油机。1、燃油压力传感器—是压敏电阻桥式电路，将轨道油压的高低以电压信号输入ECU中，以便ECU使仃供电磁阀动作，使高压油泵及时仃止供油。2、仃供电磁阀—ECU发令使其推杆动作，高压油泵的进油片阀即常开，仃止供油。3、过压阀—为柱塞式溢流阀，当轨道油压高于规定值时，即泄油降压，维持轨道油压，起保护作用。奥迪2.0-T-FSI汽油机供油系统特点4、高电压喷油器—采用65V高电压控制喷油，为强劲高频量化控制方式，频率响应性高。理论证明：电压值提高，电流值可大幅度减小，热负菏降低，喷油器可小型化。5、供油压力和喷油压力可变—其正常油压值为：低压为300Kpa；高压为5Mpa。当冷车起动时，为改善冷起动性能和热起性能，50s秒内低压升高为600Kpa；高压升高为10Mpa。6、废气涡轮增压式缸内喷射汽油机，充气效率将进一步提高，动力性、经济性和净化性明显提高。特性曲线：发动机功率值随转速灵敏的快速上升；扭矩值在常用转速区内平直的变化，最适合装用自动变速器的中、小型客车。