第4单元汽油直接喷射.doc

第4单元 汽油直接喷射 课文A 汽油直接喷射（GDI）和线控油门 1.汽油直接喷射 普通的汽油机设计用电子控制燃油喷射系统替代传统机械汽化系统。目前，将燃油喷入各个进气道口的多点喷射系统（MPI）是应用最为广泛的系统之一。尽管MPI大大提高了响应性和燃烧质量，但是由于燃油和空气在进入气缸之前进行混合而形成混合气，这种优越性也会受到限制。 为了进一步提高响应性和燃烧效率，同时降低燃油消耗，提高输出，系统可以采用直接喷射。汽油直接喷射发动机被设计成将汽油直接喷射进气缸内，喷射的方法与直接喷射式柴油机相似。 直接喷射可设计成具有更大的控制灵活性和更高的精确度，因而提高了燃油经济性。这一点是通过使许多工况下能够进行超稀薄混合气的燃烧来实现的。直接喷射的设计还允许采用更高的压缩比，因而提高了动力性，并降低了燃油消耗。目前，直接喷射汽油机在全世界范围正在在轿车上得到推广应用。 1）三菱GDI 三菱汽车公司的目标是取得低油耗、高输出。MMC（三菱汽车公司）是世界上缸内直接喷射汽油机开发的先驱者。它的缸内直接喷射汽油机叫做“GDI”，最早安装在1996年款戈兰特轿车上。GDI系统将燃油直接输送到气缸内。 随着喷油定时的变化，就能形成各种各样的空气-燃油混合气。利用三菱独到的方法和技术，GDI发动机及降低了燃油消耗，同时又提高了输出。这种看来相互矛盾而又难以实现的目标通过采用两种燃烧模式而得到实现。三菱独辟蹊经，使喷油定时的变化与发动机负荷相匹配。 （1）超稀薄燃烧模式 在大多数正常行驶条件（车速最高达120km/h）下，三菱GDI发动机运行在超稀薄燃烧模式，从而降低了燃油消耗。在这种模式时，燃油喷射发生在压缩冲程的后期，点火发生在空燃比30~40（包括EGR时为5~55）的超稀薄混合气中。 （2）高输出模式 当GDI发动机在高负荷或高转速工作时，在进气行程中进行喷油。这样，确保混合气更加均匀且温度较低（减小爆燃的倾向），使燃烧得到了优化。 这两种工作模式如图4-1所示。GDI发动机的活塞如图4-2所示。 另外，2000年款兰瑟轿车上首次装用的GDI-CVT动力总成采用了综合控制，充分利用了GDI的特性，因而大大降低了能量损失。高精度转矩控制和宽广的低油耗转速范围，以及CVT大传动比的快速、连续控制的特性，是实现最高水平的燃油经济性和特别平稳的乘坐舒适性成为可能。 2）大众的直接喷射 奥迪的新款2L I-4发动机大大改善了它所取代的1.8T发动机所建立的高标准。尽管奥迪放弃了1.8T发动机独特的每缸5气门结构，但是，2L FSI发动机通过将喷油器安装到燃烧室中，对更传统的4气门布置进行了补充。安装喷油器的这个位置过去被奥迪的第五气门所占据。 在动力装置领域，汽油直接喷射（DIG）技术是出现最快的改善动力性和经济性的新技术，并且用2L FSI（大众燃油直接喷射的英文首字母），奥迪及其母公司大众正在引领这项技术。 奥迪说，FSI将是汽油机走向未来的关键。不久，每个奥迪品牌的发动机都将装有FSI系统。 FSI将功率和转矩提高到一个新的水平，并能提高燃油经济性。燃油经济性的增加量至少能够抵消掉因提高发动机功率一般所损失的那部分燃油经济性。例如，尽管2L FSI发动机的功率和转矩比1.8T分别增加30马力和40多磅力·英寸（41Nm），但是一台装有这种新型发动机的A4 CVT轿车的燃油经济性在城市行驶时提高了20%，在公路行驶时提高了10%。 据声称，2L I-4发动机是世界上第一种将DIG技术与涡轮增压相结合的汽车发动机。如果奥迪令人瞩目的新型4缸发动机都能获得直接喷射技术与涡轮增压技术结合在一起所带来的典型结果的话，我们期望能看到更多的汽车厂家紧跟奥迪的创新步伐。 3）丰田的DI发动机 丰田汽车公司已经开发了一种4缸直接喷射（DI）汽油机。与这种新型发动机一起开发成功的另一个项目是一种即将投产的新型三效催化转化器，该催化转化器能对稀燃发动机所特有的富含NOX的废气进行氧化。 这种新型发动机（丰田称其为D-4）是一种2L DOHC直列4缸发动机。其压缩比为10:1，使用普通无铅汽油就能正常工作。 D-4发动机具有精心优化的燃烧室。活塞顶采用带唇缘的杯形结构，这种结构势空气-燃油混合气集中在火花塞周围，以便混合气点燃。 进气经过螺旋气道后，形成了强烈的水平涡流。丰田公司说，这种涡流与带有唇缘的燃烧室相结合，不仅使燃烧保持极高的稳定性（稀燃发动机的重要问题），而且还会使空气-燃油混合气分层。在特殊的涡流型高压喷油器的作用下，还会形成另一个涡流。最终的结果是，就在火花塞的附近是富含燃料的混合气，在气缸壁的附近是极端稀薄的空燃比。 D-4发动机能在空燃比高达50:1的情况下稳定工作，而该公司目前现有的非直接喷射稀燃发动机的最大空燃比大约只有24:1