汽车发动机新技术

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汽车发动机新技术

作者：梁景生

来源：《知识文库》2017年第08期

缸内直喷技术是一种新型进气燃烧技术，它采用一种类似于柴油发动机的供油/气原理，通过一个活塞泵提供约100bar以上的压力，将汽油供给位于气缸内的电磁喷射器。然后通过

电脑控制喷射器将燃料在最恰当时间直接注入气缸内燃烧，其控制的精确度接近毫秒，所以能最有效的将油气混合比调整至最佳状态，保证了汽油的充分燃烧，动力损失降到最低。

1.缸内直喷技术的发展历程

汽油机经历了100多年的漫长历史，经历油气混合方式和机理的变迁。上世纪50年代，德国的二冲程直喷汽油机，因机械制造技术和电控水平较低，性能和排放不理想。90年代

后，缸内直喷汽油机的研究有较大的进展。缸内直喷汽油机改变了预混合汽油机的混合机理，采用稀薄分层燃烧技术，降低HC等有害排放。直喷方式的油滴蒸发主要依靠空气吸热而非壁面吸热，降低了混合气温度和体积，降低爆燃倾向，提高发动机压缩比。GDI汽油机具有瞬态响应好，易实现精确的空燃比控制，具有快速的冷起动和减速快速断油能力等特点，GDI汽油机明显优于进气道喷射汽油机。为此，许多外国汽车公司成功开发出了GDI发动机机型。1996年，三菱公司率先采用立式进气道与弯曲顶面活塞。在进气行程中吸入的空气通过立式

进气道被吸入气缸，形成强烈的滚流。喷射的燃油经曲面形的燃烧室壁面引导被送到位于气缸中央的火花塞附近，形成稳定的燃烧。汽油直喷发动机用在运动型轿车Galant上，其油耗和排放比传统汽油车降低了30%。2000年，大众公司研发了稀燃直喷式汽油机Lupo PSI，其高行驶功率下的百公里燃油消耗仅4. 9L，是世界上第一辆5L汽油机汽车。Lupo PSI的燃油消耗与同输出功率的进气道喷射汽油机相比，降低了34%。2004年，奥迪公司研发了2. 0T-FSI燃油分层直接喷射增压汽油机。2005年被权威杂志评为全球十大发动机第一名，代表了世界汽车

发动机技术的顶尖水平。丰田公司的GDI发动机使用了可变涡流技术，通过缸内气流运动的

组织，在火花塞周围形成可点燃的混合气。为了降低NOx排放，在使用EGR的同时采用了NOx吸附催化反应器。美国福特公司的GDI发动机采用均质的当量燃空比附近的混合气，利用传统的三元催化反应器，降低排放。

2.缸内直喷技术的技术现状

现代的GDI发动机燃油供给系统设计，为了达到分层稀薄混合气所要求的喷雾质量和灵

活的喷油定时，采用了高压共轨喷射系统加电磁驱动喷油器，是满足缸内灵活喷射要求的喷射系统之一。该系统由低压输油泵、燃油压力传感器、喷油压力控制阀、高压油泵、蓄压燃油轨、喷油器等组成。电动输油泵把燃油从油箱输送到高压油泵，高压油泵由发动机凸轮轴驱动，将送来的压力约0.35MPa的燃油压力增高到8～12MPa，并送往蓄压燃油轨，充满各缸喷油器的油腔。当ECU使喷油器的电磁线圈通电令针阀打开，汽油通过喷嘴喷人气缸。GDI发动机需要形成高质量的混合气，除了依靠进气涡流外，对喷油器的喷雾质量要求也很高。由于