缸内直喷技术(新技术) ppt课件

TSI
• 在国外大众的1.4T发动机上以及进口发动机，TSI代 表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单 词首字母的缩写，可以理解为双增压+分层燃烧+喷 射。
• 国内生产的1.4T发动机则省掉了机械增压和分层燃烧
，仅保留了涡轮增压和缸内直喷。
• 大众1.8/2.0TSI中的“TSI”则代表着Turbo Fuel Stratified Injection,可以理解为涡轮增压+分层燃烧+ 缸内直喷的意思，不过国内则省掉了分层燃烧。
传统多点燃油喷射
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在对能源和环保要求日趋严格的今天，传统多点燃 油喷射技术已不能满足人们要求，于是更为精确的燃油
喷射技术诞生，那就是缸内直喷技术。
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3
•
汽油机直喷技术是指发动机采取和柴油机相同的
喷射工作方式，直接向气缸内喷射汽油。因此也有人
认为汽油直喷技术就是将柴油机的形式移植到汽油发
• 稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段。缸内直喷汽 油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀燃和分层燃烧两种燃烧模 式。
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在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火 条件的较浓混合气（12~13.4），在燃烧室大 部分区域是较稀混合气，两者之间为了有利于 火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀 逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
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2、进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧
在发动机转速低于3750 转/分 或发动机负荷低于40% 时， 进气歧管翻板是关闭的。 下部进气道被封闭，于是被吸 入的空气就会通过上部进气道 加速后呈紊流状流入燃烧室， 利于混合气的形成与雾化。
燃油喷射发生在进气冲程中。
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三、关于TSI、TFSI
高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成 ，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，稀 燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞
或者多极火花塞装置来达到上述目的。
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汽油发动机实现稀燃的关键技术
以上三点只是对整体汽油发动机稀燃技术而言，具体到 某种机型会有所偏重。因为各种汽油发动机稀燃方式的技术 措施不完全一样，甚至同一部发动机在不同的工况下稀燃方 式也会不完全一样。
如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃 的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的 运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12： 1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四 周被点燃，燃烧迅速波及外层实现分层燃烧。
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汽油发动机实现稀燃的关键技术 ⑶高能点火
Ⅲ 通用汽车— SIDI技术
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Ⅳ 大众和奥迪— FSI技术
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Ⅴ 大众和奥迪— TSI技术
C:\Users\wlg123\Desktop\2013-2014新建文件夹\2013wlg--
新技术试讲资料\第3节汽油机缸内直喷技术\大众汽车TSI涡
轮增压直喷PPT汽课件油机.avi
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50-100bar
喷油时刻开始于压缩行程上止点前约60度，结束于压缩行程上止
点前约45 度。
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燃油喷射角度小，燃油 雾气不与活塞顶部接触
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混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。
采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周 围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀 薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。
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• 发动机低速或中速运转，此时节气门为半开状态 ，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活 塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成 期望中的涡流。当压缩过程接近尾声时，少量的 燃油由喷射器喷出，形成可燃气体。这种分层注 油方式可充分提高发动机的经济性，因为在转速 较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度 较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空 气含量较高的混合气即可。
汽车新技术
—— 汽油机缸内直喷技术
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引言
• 汽油发动机须将汽油与空气形成的混合气送入气缸并 充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术是 发动机的关键之一。一直以来汽油发动机的燃料供给 方式都采用“缸外混合”。
• “缸外混合”的缺 点是喷油嘴离燃 烧室有一定的距 离,汽油与空气的 混合情况受进气 气流的影响较大, 并且微小的油粒 会吸附在管壁上, 从而不能充分使 用。
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Ⅱ
三菱— GDI技术
• GDI全称是Gasoline Direct Injection。三菱很早就 开发了GDI发动机，是日系品牌中缸内直喷技术的 倡导者。三菱的GDI发动机通过稀薄燃烧技术，让 燃料消耗减少20%-35%，让二氧化碳排放减少20% ，而输出功率则比普通P的PT课同件 排量发动机10%。 10
由于国内油品的问题，国产奥迪TFSI并没有使 用分层燃烧技术。
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FSI理论上，FSI发动机有两种燃烧模式：分层燃烧
和均质燃烧。
从FSI所代表的Fuel Stratified Injection含义上看，
分层燃烧应该是FSI发动机的精髓与特点，不过也可 以理解为它的研发起点和基础。
FSI燃烧控制模式有些方面还停留在理论优势方面。现 在奥迪在全球发布的FSI发动机还都采用均质燃烧模式 ，这不是说分层燃烧不可实现，而只是说分层燃烧实施 的时机还不成熟。
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燃油喷射发生在进气行程中，缸内形成均质混合气，
空燃比 14.7:1
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• 当发动机高速运转时，节气门完全开启，大量空气 高速进入汽缸形成较强涡流并与汽油均匀混合。从 而促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。
• 电脑不断的根据发动机的工作状况改变注油模式，始 终保持最适宜的供油方式。燃油的充分利用不仅提高 了燃油的利用效率和发动机的输出而且改善了排放。
• C:\Users\wlg123\Desktop\2013-2014新建文件夹 \2013wlg--新技术试讲资料\第3节汽油机缸内直喷技术\ 比亚迪G6缸内直喷介绍.mp4
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均质燃烧模式分两种状态：
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进气歧管翻板打开时的均匀燃烧
在发动机转速高于3750 转/分或 发动机负荷高于40% 时，进气 歧管翻板是打开的，这样就可 保证发动机在高转速、大负荷 时获得更多的进气量，让更多 的空气参与燃烧。 燃油喷射发生在进气冲程中。
动机上的一种创举。
•
。
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与传统多点燃油喷射发动机相比， 汽油直喷发动机的主要优势
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缸内直喷汽油机
• 大众FSI 发动机- Fuel Stratified Injection • 通用SIDI发动机- Spark Ignition Direct Injection • 奔驰CGI - Stratified- Charged Gasoline Injection • 三菱GDI发动机 - Gasoline Direct Injection • 宝马HPI发动机 - High Precision Injection
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C:\Users\wlg123\Desktop\2013-2014新建文件夹\2013wlg--新技术试讲资料\第3节汽油 机缸内直喷技术\BOSCH 汽油系统GDI.flv
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2.均质燃烧模式
发动机负荷较大且转速较高时，进气歧管翻板就会打 开，吸入的空气经上下气道进入气缸。
为降低油耗做出了贡献。
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2. 汽油发动机实现稀燃的关键技术 ⑴提高压缩比
采用紧凑型燃烧室，通过进气口位置改进使缸内形成 较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于 燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13：1左 右，促使燃烧速度加快。
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汽油发动机实现稀燃的关键技术 ⑵分层燃烧
有些着重缸内气流运动及燃油分布的配合，重点在分层 燃烧。有些着重加大点火能量、增快火焰传播速度和缩短火 焰传播距离，重点在高能点火。
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•
无论是从节能和减排的角度，还是从提高汽
油机动力性能的角度来看，现代缸内直喷式
汽油机在进气道喷射技术的基础上，
又将汽油机技术向前推进了一大步，
从而成为世界汽油机发展历史上又一
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
新课
一 、汽油发动机缸内直喷技术发展
•
为了提高汽油发动机的热效率，汽车工业在
20世纪50年代开始尝试制作缸内直喷点燃式发动
机即直喷汽油机，但是由于受到技术，成本和稳 定性的制约，再加上20世纪70年代末出现的进气
道喷射电控汽油发电机技术的日益成熟，导致直 喷汽油机一直没有被广泛应用。
•
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二、 汽油机缸内直喷技术工作原理
1. 稀燃式发动机
• 稀燃式发动机就是让汽油在很稀的混合状态下燃烧， 空燃比可达25:1甚至可达40:1
• 直喷技术能使汽油机像柴油机那样具备较高的燃烧效率，使 燃油燃烧更充分，从而达到尽可能节省燃油的目的。汽油缸 内直喷技术是实现汽油在气缸内分层燃烧的一种特有技术， 而汽油分层燃烧又是实现汽油稀薄燃烧的手段。
被点燃的混合气 与气缸壁之间形 成一层隔离用的 空气层，起降温 的作用。
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FSI直喷发动机的压缩比高，在这种情况下 对油的标号和油质要求就很严格。就目前中国 的情况来说，必须使用高清洁度汽油。
奥迪Q7(进口)2010款 4.2 FSI 手自一体豪华型 发动机 压缩比 13 燃油标号 97 环保标准 欧IV
20世纪90年代，汽油喷射系统的新技术——
共轨高压喷油以及与其匹配的喷油器的应用，使 得直喷汽油机重新得到重视和开发。
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7
•
21世纪初，随着节能
环保的法规日益严格，发
动机朝着减小排量、轻量
化，拥有优秀的燃油积极
性的方向发展，于此同时
可变气门正时，废气涡轮
增压的技术的成熟，结合
缸内直喷技术的汽油发动
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问题：没有了分层燃烧会不会让FSI发动机的原有优势 荡然无存？
答案是否定的。
即使没有应用分层燃烧，FSI发动机还有能提升压缩 比，降低燃烧残油量的特点。
• FSI发动机采用缸内直喷，汽油在缸内蒸发产生内部 冷却效果，这样就降低了爆震的可能性，可适当提 升压缩比。而进气涡旋与气门正时的配合能使没燃 烧的残油得到良好的再利用。这样，FSI发动机仍能 在提高动力，降低油耗方面仍有较大的作为。
• 1.4T发动机C:\Users\wlg123\Desktop\2013-2014新
建文件夹\2013wlg--新技术试讲资料\第3节汽油机缸
内直喷技术\缸内直喷,缸内直喷技术,tsi发动机,直喷
发动机,直接喷.hlv PPT课件
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• TFSI
TFSI就是带涡轮增压（T)的FSI发动机，简称 TFSI，一般奥迪系列车型会这么称呼
这种混和气被纵向涡旋转流带到火花塞附近，在火花塞四
周形成较浓的层状混和状态。这种混合状态虽从燃烧室整体来
看十分稀薄，但由于呈现从浓厚到稀薄的层状分布，因此能保
证点火并实现稳定燃烧。
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Honda本田的缸内直喷汽油机
汽油发动机——2.0L i-VTEC I发动机
是Honda第一款实现了65：1超稀薄燃烧的直 喷式汽油发动机 ；OHC i-VTEC融合了 Honda独创的直喷技术新一代环保、运动型 发动机 ；直喷发动机使稀薄燃烧成为可能，
个重要的里程碑。
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3. 大众FSI 发动机
• FSI是Fuel Stratified Injection的缩写， 中文意思是燃料分层喷射技术， FSI代表着今后引擎的一个发展方向。 燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。
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FSI发动机的燃烧控制模式
1）.分层燃烧模式
进气过程中的关键是进气歧管中安置一翻板,封住下进气歧管， 让进气加速通过，与活塞顶配合，形成进气涡旋。
机逐步成为经济环保而又
不失驾驶乐趣，最具有发
展前途的发动机技术。
•
如今汽油发动机缸内
直喷技术已经进入实用化
阶段。生活中我们会在汽
车的尾部后备箱上看见
FSI、GDI以及CGI的标志
，这就表明它是一款装配 PPT课件
8
了直喷发动机的汽车
Ⅰ
梅赛德斯奔驰— CGI技术
E 200 CGI BlueEFFICIENCY轿车
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三菱缸内喷注汽油机（GDI）
混合比达到40:1
采用立式吸气口方式，从气缸盖的上方吸气的独特方式产生
强大的下沉气流。这种下沉气流在弯曲顶面活塞附近得到加强
并在气缸内形成纵向涡旋转流。在高压旋转喷注器的作用下，
压缩过程后期被直接喷注进气缸内的燃料形成浓密的喷雾，喷
雾在弯曲顶面活塞的顶面空间中不是扩散而是气化。