第三章缸内直接喷射技术
缸内直喷式发动机工作原理
缸内直喷式发动机工作原理缸内直喷式发动机是一种高效的内燃机，它通过将燃油直接喷射到气缸内部，利用高压喷雾和燃烧室的高温高压来进行燃烧，从而实现高效能量转化。
本文将从缸内直喷式发动机的工作原理、优势及应用进行详细阐述。
一、缸内直喷式发动机的工作原理1. 燃油喷射系统缸内直喷式发动机采用高压喷雾技术，通过高压泵将燃油压力提高到数百bar，然后经过喷油嘴被以高速喷射进入气缸内。
传统的喷油系统是将燃油喷射到进气道上方的气缸壁上，然后随着进气阀的打开，油气混合物进入燃烧室。
而缸内直喷式发动机是将燃油直接喷射到气缸内，这种喷射方式有助于改善燃油的混合均匀程度，提升燃烧效率。
2. 空气进气系统缸内直喷式发动机的进气系统同样经过改进。
由于直接喷射燃油到气缸内，需要保证气缸内空气的流动状况，提高燃油的混合均匀度。
通常采用缸内直喷式发动机的车辆会配置高性能的进气系统，例如涡轮增压、可变气门正时等技术，以提高进气效率。
3. 点火系统在缸内直喷式发动机中，点火系统同样经过了改进。
传统的分布式点火系统逐渐被直接点火系统所替代，直接点火系统可以更准确地控制点火时机，并释放更多的能量。
4. 燃烧和动力输出当燃油被高压喷射进入气缸内后，通过点火系统的点火，混合气体开始燃烧。
在高温高压的环境下，燃油能够更加充分地燃烧，产生更大的动力输出。
由于采用了高压喷射技术，燃油能更好地与空气混合，燃烧更加充分，热效率有所提高。
5. 排气系统缸内直喷式发动机同样配备了高性能的排气系统，通过合理的设计排气管路、增压器等技术，减少排气阻力，使废气排除更为顺畅。
二、缸内直喷式发动机的优势1. 高燃烧效率缸内直喷式发动机通过将燃油直接喷射进入气缸内，提高了燃油的混合均匀度，燃油得以更充分地燃烧，从而提高了燃烧效率。
2. 动力输出更稳定由于采用了高压喷射技术，缸内直喷式发动机的燃烧更加充分，能够释放更多的能量，使车辆的动力输出更为稳定。
3. 油耗更低由于燃烧更加充分，缸内直喷式发动机相对于传统的喷射方式能够实现更高的热效率，从而减少了油耗。
汽车发动机缸内直喷工作原理
汽车发动机缸内直喷工作原理汽车发动机缸内直喷技术是近年来迅速发展的一个重要创新。
这项技术通过将燃油直接喷射到汽车发动机缸内，以提高燃烧效率和动力输出。
在本文中，我们将深入探讨汽车发动机缸内直喷的工作原理，并对其优点和应用进行全面分析。
1. 汽车发动机缸内直喷的基本原理1.1 燃油喷射系统1.2 气缸压力控制1.3 气缸喷射时间控制2. 汽车发动机缸内直喷的优点2.1 燃烧效率提高2.2 排放污染降低2.3 动力输出增强3. 汽车发动机缸内直喷的应用场景3.1 高性能汽车3.2 环保型汽车3.3 高海拔地区使用4. 我对缸内直喷的观点和理解1. 汽车发动机缸内直喷的基本原理1.1 燃油喷射系统汽车发动机缸内直喷采用高压喷油器将燃油直接喷射到气缸内。
燃油经过高压喷油器，被分散成微小的颗粒，形成均匀的雾化状态，以便更好地与空气混合。
燃油喷射系统需要精确控制喷油量和喷油时间，以确保燃料完全燃烧。
1.2 气缸压力控制为了实现缸内直喷，发动机缸内需要较高的压力。
这可以通过提高燃油喷射器的工作压力来实现。
高压喷油器将燃油以高压喷射到气缸内，与进气的新鲜空气迅速混合。
1.3 气缸喷射时间控制缸内直喷需要准确控制喷油时间，以确保燃油和空气在适当的时间内混合。
Ecu通过精确的传感器测量进气量、发动机转速、油门位置等参数，以计算出合适的喷油时间。
2. 汽车发动机缸内直喷的优点2.1 燃烧效率提高通过缸内直喷可以实现更好的燃烧效率。
燃料直接喷射到气缸中，与新鲜的空气混合，形成更为均匀的混合气。
这种混合气在点火时更容易点燃，从而提高了燃烧效率。
燃烧效率的提高意味着能量的更充分利用，能够使车辆在同样的燃料消耗下获得更好的动力输出。
2.2 排放污染降低缸内直喷技术能够更好地控制燃料的喷射和燃烧过程，进而实现排放污染的降低。
通过喷油时间和喷油量的精确控制，可以使燃料更充分地燃烧，减少未燃烧的排放物质的产生。
燃油直接喷射到气缸中也减少了进气道中的积炭沉积，减少了发动机的污染。
汽车缸内直喷技术详解
汽车缸内直喷技术详解汽车缸内直喷技术是一种先进的燃油喷射技术，它将燃油直接喷射到汽车发动机的燃烧室内，而不是传统的喷射到进气歧管中。
这种技术可以提高燃油的燃烧效率，降低排放，提高动力性能，是现代汽车发动机技术的重要进步之一。
本文将对汽车缸内直喷技术进行详细解析，帮助读者更好地了解这一先进技术。
1. 汽车缸内直喷技术的原理。
汽车缸内直喷技术的原理是将燃油直接喷射到汽车发动机的燃烧室内，与传统的多点喷射技术不同，传统的多点喷射技术是将燃油喷射到进气歧管中，再通过进气阀进入燃烧室。
而汽车缸内直喷技术则直接将燃油喷射到燃烧室内，这样可以更加精确地控制燃油的喷射量和喷射时机，提高燃油的燃烧效率。
2. 汽车缸内直喷技术的优点。
汽车缸内直喷技术相比传统的多点喷射技术有许多优点。
首先，它可以提高燃油的燃烧效率，因为燃油直接喷射到燃烧室内，可以更好地与空气混合，提高燃烧效率，降低燃油消耗。
其次，汽车缸内直喷技术可以降低排放，因为燃油更加充分燃烧，排放更加清洁。
此外，汽车缸内直喷技术还可以提高动力性能，因为燃油更加充分燃烧，可以提供更大的动力输出。
3. 汽车缸内直喷技术的实现。
汽车缸内直喷技术的实现需要先进的喷射系统和控制系统。
喷射系统需要能够精确控制燃油的喷射量和喷射时机，以确保燃油能够充分燃烧。
控制系统需要能够根据发动机负荷和转速等参数实时调整喷射量和喷射时机，以提供最佳的燃烧效果。
此外，汽车缸内直喷技术还需要高压喷射系统，以确保燃油能够被有效地喷射到燃烧室内。
4. 汽车缸内直喷技术的发展趋势。
随着环保和动力性能要求的不断提高，汽车缸内直喷技术将会得到更广泛的应用。
未来，汽车缸内直喷技术将会进一步提高燃油的燃烧效率，降低排放，提高动力性能。
同时，汽车缸内直喷技术还将会与其他先进技术相结合，如涡轮增压技术和混合动力技术，以进一步提高汽车的燃油经济性和环保性能。
总之，汽车缸内直喷技术是一种先进的燃油喷射技术，它可以提高燃油的燃烧效率，降低排放，提高动力性能，是现代汽车发动机技术的重要进步之一。
汽车构造-缸内直喷技术
一、缸内直喷技术的定义
缸内直喷技术，是指将喷油 嘴射在进排气门之间，高压 燃油直接注入燃烧室平顺高 效的燃烧。其精髓是通过均 质燃烧和分层燃烧实现了高 负荷，尤其是低负荷下的降 低油耗，提升动力的技术。
在2000~2013年期间，各汽车厂商所研制的发动机技术中，最炙手 可热的莫过于缸内直喷技术。这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已 经大量使用在大众（奥迪）、梅赛德斯-奔驰、通用及丰田车系上。尤以 大众（奥迪）技术最具代表性（FSI、TFSI、TSI）。
一个高压
缸外喷射示意图
缸内直接喷射汽油机与缸外喷射发动机的区 别
• 燃油泵提供所需的10MAP以上的压力将汽油
提供给位于气缸内的电磁燃油喷油器。然后通 过电控单元控制喷油器将燃料在最恰当的时间 直接注入燃烧室、通过对燃烧室内部形状的设 计让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充 分混合然后使火花塞周围区域能有较浓的混合 气、其他周边区域有较稀混合气、保证了在顺 利点火的情况下尽可能地实现稀薄燃烧。高压 喷油器是直接向气缸内喷射燃油的。而传统的 发动机喷油器是向进气道喷油的。这就是他们 最明显的区别。
高压油泵的结构原理与检修
供油过程：当柱塞向上运动 时，如果、燃油压力调节阀 不在通电，进油阀门则关闭 此时柱塞上方的油压高于出 油阀弹簧的压力，出油阀被 打开柱塞上方燃油被压入高 压油路中供油开始。
喷油器的结构原理与检修
压电式喷油器主要由向外打开式 喷嘴针；压电元件，和热补偿器三个部分 组成。压电元件通电后，膨胀使喷嘴针向外 伸出阀座，喷嘴针从其锥形针阀内向外压出。 因形成一个环状间缝。加压后的燃油经过该 环状间缝形成空心锥束。将燃油喷入燃烧室。 为了能够承受相应阀门开启升程门不同呈行 温度压电喷油器装有一个补偿元件。 压电喷油器可产生最高20mpa 喷射压力， 并使喷嘴针以极快的速度打开。这样可以摆 脱受气门开启时间限制。压力喷射油器与传 统喷射器有很大不同。内部不再有电磁线圈， 而是通过一个压电元件使喷嘴针移动。
摩托车用发动机的缸内直喷技术
摩托车用发动机的缸内直喷技术摩托车是一种广泛应用于日常交通和娱乐活动的交通工具。
与汽车相比，摩托车通常具有较小的尺寸和重量，因此对于发动机性能和燃油效率的要求更加严格。
为了提高摩托车的动力性能和燃油经济性，发动机技术一直在不断地创新和改进。
其中，缸内直喷技术成为摩托车工程师的一个重要研究方向。
本文将深入探讨摩托车用发动机的缸内直喷技术，包括其原理、优势和应用前景。
缸内直喷技术是一种在发动机的燃烧室内直接将燃油喷射进入缸内的燃油喷射技术。
与传统的缸外喷射技术相比，缸内直喷技术可以在燃烧室内实现更好的燃油空气混合，从而提高燃烧效率和动力输出。
它通过喷油嘴将燃油以高压喷入燃烧室内，喷油时间和喷油量可以根据发动机工况和驾驶者需求进行精确控制，从而提高燃料利用率和动力输出。
摩托车用发动机的缸内直喷技术具有许多优势。
首先，它可以提高发动机的燃烧效率。
由于燃油直接喷射到燃烧室内，燃料和空气混合均匀，燃烧过程更加充分，从而增加了动力输出和燃料经济性。
其次，缸内直喷技术可以减少尾气排放。
通过精确控制喷油量和喷油时间，缸内直喷技术可以合理调控空燃比，降低氮氧化物和颗粒物的排放。
此外，缸内直喷技术还能减少发动机的噪音和振动，提高驾驶的舒适性和稳定性。
缸内直喷技术在摩托车领域的应用前景广阔。
首先，它可以显著提高摩托车的动力性能。
由于燃油喷射更精确，燃烧效率更高，因此发动机的压缩比可以提高，进一步增加了动力输出。
其次，缸内直喷技术可以降低摩托车的燃料消耗。
通过合理的燃油喷射策略，摩托车发动机可以实现更好的燃料经济性，降低消费者的使用成本。
此外，缸内直喷技术还为摩托车的减重提供了可能。
由于燃油喷射更加准确，可以有效地减少燃油和喷油系统的重量，进一步提高了摩托车的整体性能。
然而，摩托车用发动机的缸内直喷技术在实际应用中还面临一些挑战。
首先，由于摩托车发动机通常较小且重量轻，缸内直喷技术的实现将面临更加严格的空间限制。
其次，燃油喷射的控制策略需要更加精确，以适应不同工况下的动力需求。
汽油机缸内直喷双喷射 ppt课件
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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98号的高清洁度汽油。
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
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直喷发动机的缺陷
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高压喷油器
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进气歧管翻板
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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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TSI发动机燃烧控制模式
1、分层燃烧
发动机在进气行程活塞 移至下止点时，ECU控 制喷油嘴进行一次小量 的喷油，使气缸内形成 稀薄混合气。在活塞压 缩行程末端时再进行第 二次喷油，这样在火花 塞附近形成混合气相对 浓度较高的区域。
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分层燃烧时喷油时间在上止点前60°至上止点前45°， 喷射时刻对混合气的形成有很大影响，燃油被喷射在活 塞顶的凹坑内，喷出的燃油与涡旋进气结合形成混合气。 混合气形成发生在曲轴转角40°至50°范围内，如果小 于这个范围，混合气无法点燃，若大于，就变成均质状 态了。分层燃烧的过量空气系数一般在1.6-3之间。
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缸内直喷 D-4S系统
进气歧管喷射 歧管喷射则在高负荷高转速下雾化及混合效率不及缸内直喷。 缸内直喷系统在冷启动时的油气混合效果却不如歧管喷射，
缸内直喷技术
2、汽车发动机新技术---缸内直喷式
近年来，当代汽车汽车飞速发展，汽车新技术不断涌现和应用，带动汽车性能不断改善。下面就现代缸内直喷式汽油机进行简单介绍。
汽油机的发展经历了100多年的漫长历史，其中具有里程碑意义的发展阶段无不是以油气混合方式和机理的变迁为标志的。
早期的化油器式汽油机依靠化油器喉口气流流速增加所产生的真空度将汽油吸出被高速进气空气流雾化以及汽油油滴本身的蒸发而与空气形成可燃混合汽。油气混合比(空燃比=进气空气质量/燃油质量)取决于化油器喉口的设计和量孔直径，负荷的调节是由节气门的开度来调节进入汽缸的油气混合汽量来实现的，因此属于混合汽外部形成的量调节方式，且没有任何反馈控制。由于汽油-空气混合汽能在相当宽的空燃比范围内点燃，这种不太精确的控制对早期汽油机的正常运行并不存在什么问题。
既然油气混合物能有如此惊人的杀伤力，那在汽车上引入显然也会获得更高的动力和更省油的表现。根据云爆弹原理，大众为高压泵设计了一个非常精巧的结构，通过进气阀的凸轮轴来为油泵提供动力，这样很好的解决了油泵和进气阀之间的正时问题，也提高了燃油效率；同时作为一个纯机械的结构，这个高压泵具备了非常高的可靠性，大众（博世）甚至还设计了一个内部保护回路防止油压过高。可惜的是，大众和博世的设计尽管确保了机械自身的可靠性，但高压燃油轨(Rail)里的高压燃料是无法保护的，为了保证发动机运转的顺畅性，燃油轨中必须保持一定的压力。这个在平时是没有问题的，问题就出在了碰撞上。当发动机受到巨大的外力撞击时，位于发动机前部的高压共轨喷射系统就成了发动机首先受到撞击的部分。
缸内直喷工作原理
缸内直喷工作原理
缸内直喷是一种汽车发动机燃油喷射技术，在发动机活塞顶部附近的缸内直接喷射燃油。
它的工作原理如下：
1. 压缩冲程：在压缩冲程时，活塞向上运动，将进气气体压缩到缸内。
同时，缸内喷油器会将燃油以高压喷射到气缸内。
2. 燃烧冲程：当活塞到达燃烧冲程时，喷射进入气缸的燃油会立即形成一个混合气云。
在喷油器中使用的压力和喷油量的精确控制下，燃烧室内的空气与燃油的混合物达到理想的空燃比。
3. 点火：当活塞达到顶点位置时，点火器将在混合气云中产生一个火花，引发燃烧过程。
由于直接喷射技术，混合气云在燃烧之前与环境中的空气进行了更好的混合，这导致更高的燃烧效率和更低的尾气排放。
4. 排气：在燃烧冲程完成后，活塞再次向下运动，将燃烧产生的废气排出汽缸，进行下一个循环。
通过缸内直喷技术，燃料能够更有效地燃烧，发动机的燃油利用率得到提高。
缸内直喷还可以减少废气排放和燃油消耗，提高发动机的动力性能和经济性。
了解汽车发动机的缸内直喷技术
了解汽车发动机的缸内直喷技术汽车发动机是汽车的心脏，而其中最关键的组成部分之一就是燃烧室。
近年来，随着科技的进步和汽车工业的升级，缸内直喷技术逐渐成为一种趋势，它在提高发动机性能和燃油经济性方面发挥着重要作用。
本文将详细介绍汽车发动机的缸内直喷技术，以及其工作原理和优势。
1. 缸内直喷技术的概述缸内直喷技术是指将燃油喷射直接进入发动机汽缸内部的一种燃油喷射技术。
相比传统的多点喷射系统，缸内直喷技术可以更加准确地喷射燃油，实现更高效的燃烧过程。
这一技术的兴起主要得益于汽车工程师们对发动机燃烧过程的深入研究以及喷油系统的技术进步。
2. 缸内直喷技术的工作原理缸内直喷技术的工作原理可以概括为以下几个步骤：首先，燃油储存在汽车燃油箱中，并通过燃油泵被送至高压油管中。
高压油管通过油压控制阀与喷油嘴相连。
然后，在发动机正常工作时，控制模块会根据发动机工作状态和行驶需求，向高压油泵发出信号。
高压油泵会在信号的作用下，将燃油推送到高压油管。
接着，高压油管中的燃油通过喷油嘴被喷射到汽缸的燃烧室内，与空气混合形成可燃气体。
最后，燃油在汽缸内被点火后燃烧，释放出能量推动活塞运动，驱动车辆前进。
3. 缸内直喷技术的优势缸内直喷技术相较于传统的多点喷射技术，具有以下几个显著的优势：首先，缸内直喷技术可以实现更高效的燃烧过程。
由于燃油喷射直接进入燃烧室，喷油的时间和位置可以更加精确控制，从而提高燃油的利用率，减少能量损耗。
其次，缸内直喷技术可以提高发动机的功率和扭矩输出。
通过精确控制燃油喷射的时间和位置，可以实现更高的压缩比和更充分的燃烧过程，从而提高发动机的输出性能。
另外，缸内直喷技术还可以减少尾气排放。
由于燃油喷射的精确控制，可以使燃烧更加充分，减少未燃烧的燃料残留，从而降低有害物质的排放。
最后，缸内直喷技术还可以提高燃油经济性。
通过更加精确的燃油喷射控制，可以减少过量燃油的使用，从而达到更高的燃油经济性。
4. 缸内直喷技术的局限性虽然缸内直喷技术具有诸多优势，但也存在一些局限性：首先，由于缸内直喷技术对喷油系统的要求较高，其稳定性和可靠性也受到一定限制。
摩托车用发动机的缸内直喷点火技术
摩托车用发动机的缸内直喷点火技术摩托车是人们日常出行、旅游和娱乐的重要交通工具，其发动机技术的发展成为推动摩托车性能和效能提升的重要因素之一。
随着汽车技术的不断进步，摩托车的发动机技术也在不断创新和发展。
本文将探讨摩托车发动机中的一项重要技术——缸内直喷点火技术。
缸内直喷点火技术是现代摩托车发动机中的一项关键技术，它通过直接将燃料喷射到缸内，实现更高效的燃烧过程。
相对于传统的化油器或多点喷射技术，缸内直喷点火技术具有显著的优势。
首先，缸内直喷点火技术能够实现更高的燃油利用率。
传统的化油器系统或多点喷射系统的燃油喷射位置相对固定，容易造成燃烧不完全或燃油雾化不均匀的问题。
而缸内直喷点火技术可以将燃油直接喷射到气缸中，喷射的位置、角度和时间可以通过电控系统精确控制，从而实现更高的燃烧效率和燃油利用率。
其次，缸内直喷点火技术可以显著降低废气排放和环境污染。
由于燃油直接喷射到缸内，喷射位置的精确控制可以实现更完全的燃烧过程，减少了燃油燃烧不完全产生的有害废气和颗粒物的生成。
这不仅有益于减少环境污染，也符合现代社会对环保的要求。
此外，缸内直喷点火技术还可以提升发动机的动力输出和响应性能。
燃油的直接喷射使得燃烧过程更加均匀和充分，提高了动力输出的稳定性和可靠性。
同时，电控系统可以精确控制喷油时间和喷油量，从而提高发动机的响应速度和动力输出的可调性。
然而，摩托车发动机中的缸内直喷点火技术也面临一些挑战。
首先是技术难度的提升。
相较于传统的喷油系统，缸内直喷点火技术需要更加精确的喷油控制系统和更高的燃油压力，这对发动机制造商提出了更高的要求。
其次是燃油的喷雾均匀性和燃烧稳定性的改进。
由于摩托车发动机的工作环境较为恶劣，如振动和温度变化，这可能会影响燃油的喷雾均匀性和燃烧过程的稳定性，导致发动机性能下降或故障。
因此，技术研究人员需要克服这些挑战，不断改进和优化缸内直喷点火技术。
总结起来，摩托车发动机的缸内直喷点火技术是一项重要的技术创新。
汽车新技术论文——缸内直喷稀薄燃烧技术
汽车新技术论文——缸内直喷稀薄燃烧技术缸内直喷稀薄燃烧技术是指在汽车发动机中采用直喷技术，并调整燃烧的混合气浓度，实现更加高效的燃烧过程，以提高汽车的燃油经济性和减少尾气排放。
本文将对缸内直喷稀薄燃烧技术进行详细介绍。
首先，缸内直喷技术是指直接将燃油喷射到气缸内部，而不是在气缸的进气道喷射，这样可以更好地控制燃油进入气缸的时间和量，提高燃油的利用率。
与传统的喷油系统相比，缸内直喷技术具有更好的喷油精度和喷油时间控制能力，可以将燃油和空气更好地混合，从而更加高效地进行燃烧。
其次，缸内直喷稀薄燃烧技术在喷油策略上进行了调整，使得燃烧过程更加充分和高效。
在传统的燃烧过程中，燃油的浓度较高，容易导致燃烧不充分和产生大量的有害气体。
而通过调整喷油策略，可以实现稀薄燃烧，即在气缸中形成较稀的混合气体，可以更充分地燃烧燃油，减少未燃烧的燃油残留，并且减少有害气体的排放。
此外，稀薄燃烧还可以降低燃烧过程中的温度峰值，从而减少氮氧化合物的生成。
在缸内直喷稀薄燃烧技术中，还可以采用一系列的辅助措施来进一步提高燃烧效率。
例如，可以使用涡流增强装置或者喷油策略来改善混合气体的分布，实现更加均匀的燃烧过程。
此外，还可以通过控制气门的开闭时间和程度来调整缸内气体的流动状况，增加气缸内的换气效果，进一步提高燃烧效率。
缸内直喷稀薄燃烧技术不仅能够提高汽车的燃油经济性和降低尾气排放，还可以提高发动机的动力性能和响应速度。
由于采用了直喷技术，燃油的喷射时间和量可以更好地控制，可以更快地达到所需的燃烧条件，从而提高发动机的输出功率和扭矩。
此外，稀薄燃烧可以减少燃烧过程中的热量损失，使得发动机的效率更高。
在实际应用中，缸内直喷稀薄燃烧技术已经得到了广泛的应用。
许多汽车制造商已经将这项技术应用到他们的发动机中，以满足越来越严格的排放法规和节能要求。
随着技术的不断发展和改进，相信缸内直喷稀薄燃烧技术将继续提升汽车的燃油经济性和减少尾气排放，为环境保护和可持续发展做出更大的贡献。
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣发动机技术一直是汽车制造商和消费者关注的热点之一。
其中，缸内直喷和缸外直喷这两种燃油喷射技术备受关注。
它们分别在汽油和柴油发动机中被广泛应用。
本文将对这两种喷射技术的优劣进行解析和比较。
一、缸内直喷技术缸内直喷技术是将燃油喷射器直接安装在汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内部。
其优势主要体现在以下几个方面：1. 燃烧效率提升：缸内直喷技术可以实现更高的压缩比和更精确的燃油控制，从而提高燃烧效率和动力输出。
2. 减少污染物排放：由于燃油喷射直接进入燃烧室，缸内直喷技术可以更好地控制燃烧过程，减少尾气中产生的有害物质排放。
3. 提高燃油经济性：缸内直喷技术可以更有效地利用燃油能量，降低燃油消耗，从而提高燃油经济性。
缸内直喷技术的缺点是：1. 发动机噪音较大：由于燃油喷射直接进入燃烧室，可能会产生较大的喷油噪音。
2. 燃油喷射器易受污染：喷油器直接暴露在燃烧室的高温和高压环境下，容易受到燃烧残渣的污染，进而影响喷油效果。
二、缸外直喷技术缸外直喷技术是将燃油喷射器安装在燃烧室外部，通过进气门将燃油喷射到汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内。
下面是缸外直喷技术的优势和不足之处：优势：1. 降低噪音和振动：相比缸内直喷，缸外直喷技术可以减少喷油噪音和振动，提升发动机的舒适性和可靠性。
2. 降低碳积垢：由于燃油喷射器远离燃烧室，不易受到燃烧残渣的污染，减少发动机碳积垢的形成。
不足：1. 燃烧效率相对较低：燃油喷射到燃烧室之前会与进气气流混合，这可能会降低燃烧效率，从而影响动力输出和燃油经济性。
2. 排放污染物增加：缸外直喷技术中，燃油喷射到进气道上，容易形成积炭，导致排放污染物的增加。
综合比较：缸内直喷和缸外直喷技术各有优劣，具体应用取决于车辆制造商的需求和设计选择。
在柴油发动机中，由于其燃烧方式和压力要求较高，缸内直喷技术被广泛应用。
它可以提高燃油经济性和动力输出，同时减少尾气排放，符合环保要求。
发动机的缸内直喷技术与工作原理
发动机的缸内直喷技术与工作原理发动机是现代交通工具中不可或缺的重要组件，而其中的缸内直喷技术在汽车发动机领域中起着关键作用。
本文将介绍缸内直喷技术的工作原理以及其在汽车行业中的应用。
一、缸内直喷技术概述缸内直喷技术是指将燃油直接喷射到发动机缸内燃烧室中的一种燃油喷射技术。
相比传统的多点喷射技术，缸内直喷技术具有更高的燃油利用率和较低的尾气排放。
它通过控制喷油系统的喷油时间、喷油量和喷油方式，使燃油与空气更好地混合，从而提高燃烧效率和动力输出。
缸内直喷技术已成为现代汽车行业的主流技术，被广泛应用于各类汽车发动机中。
二、缸内直喷技术的工作原理1. 喷油系统缸内直喷技术的关键是喷油系统。
喷油系统由高压燃油泵、燃油滤清器、高压喷油器和电子控制单元（ECU）等组成。
高压燃油泵负责将燃油压力提升至较高的压力，以满足后续喷油的需求。
燃油滤清器可对燃油进行过滤处理，确保燃油的纯净度。
高压喷油器则负责将燃油以高压喷射进入发动机缸内。
2. 喷油方式缸内直喷技术有两种喷油方式：单脉冲喷射和多脉冲喷射。
单脉冲喷射是将一次全量的燃油在一个喷油周期内完成喷射，适用于低负荷工况下的发动机。
多脉冲喷射是将一次喷油分为多个小脉冲，通过多次喷油来实现更精细的燃油控制，适用于高负荷工况下的发动机。
3. 燃油与空气混合喷射到缸内的燃油会与进入缸内的空气混合，形成可燃气体。
为了确保燃油与空气更好地混合，缸内直喷技术通常采用了多个喷油孔和特殊喷油器设计。
优化的喷油孔和喷油器设计可以实现更好的燃油雾化和湍流效果，从而提高燃油与空气的混合质量。
4. 燃油点火最后，燃油与空气混合物被点火燃烧，产生高温高压的燃烧气体，推动活塞向下运动，从而驱动发动机工作。
缸内直喷技术能够实现更精准的燃烧控制，提高燃烧效率，减少尾气排放。
三、缸内直喷技术的应用缸内直喷技术在汽车行业中得到了广泛的应用。
它不仅可以提高燃油利用率和动力输出，还能减少尾气排放。
许多汽车发动机制造商都将缸内直喷技术应用于其发动机中，以提升产品竞争力。
缸内直喷技术
缸内直喷技术缸内直喷（GDI），就是直接将燃油喷入气缸内与进气混合的技术。
优点是油耗量低，升功率大，压缩比高达12，与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%。
它的劣势是零组件复杂，而且价格通常要贵。
缸内喷注式汽油发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，普通电喷汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃作功；而缸内直喷式汽油发动机顾名思义是在汽缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为缸内直喷式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。
喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。
同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。
因此有人认为缸内直喷式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。
缸内直喷式汽油发动机的优点是油耗量低，升功率大。
空燃比达到40:1(一般汽油发动机的空燃比是14.7:1)，也就是人们所说的“稀燃”。
汽车缸内直喷技术Gasoline Direct Injection（GDI）在不同汽车品牌中各自有着不同的学名，比如奔驰CGI/ BlueDIRECT、宝马HPI、奥迪TFSI、大众TSI、通用SIDI、福特EcoBoost、丰田D4、本田Earth Dreams Technology （地球梦）、尼桑DIG、马自达SKYACTIV（创驰蓝天）、现代GDI等在近来各厂采用的发动机科技中，最炙手可热的技术非缸内直喷莫属。
这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含VAG、BMW、Mercedes-Benz、GM以及Toyota(Lexus)车系上。
汽油机缸内直喷技术
汽油机缸内直喷技术通过实现更均匀的混合气分布，优化了燃烧过程。这有助 于提高燃烧效率，降低燃油消耗和减少污染物排放。
性能优化
通过精确控制燃油喷射的时间和量，汽油机缸内直喷技术可以实现更高的性能 输出。例如，通过优化燃油喷射的时间和量，可以提高发动机的扭矩和功率。
排放控制与净化
排放控制
汽油机缸内直喷技术通过精确控制燃油喷射和混合气形成，减少了污染物排放。 这有助于满足日益严格的排放法规要求。
02
汽油机缸内直喷工作 原理
燃油喷射与混合气形成
燃油喷射
汽油机缸内直喷技术将燃料直接喷入气缸内部，形成混合气 。喷油嘴将燃料喷成雾状，使其与空气混合，实现更均匀的 混合气分布。
混合气形成
在燃烧室内，雾状燃料与空气迅速混合，形成均匀的混合气 。混合气的形成对于实现高效燃烧和优化排放至关重要。
燃烧过程与性能优化
汽油机缸内直喷技 术
2023-11-08
目 录
• 汽油机缸内直喷技术概述 • 汽油机缸内直喷工作原理 • 汽油机缸内直喷技术应用 • 汽油机缸内直喷技术的挑战与解决方案 • 汽油机缸内直喷技术对汽车产业的影响 • 汽油机缸内直喷技术未来发展趋势与展望
01
汽油机缸内直喷技术 概述
定义与特点
01
02
03
术可以提供更大的动力输出，提高汽车的性能。
缸内直喷的优点与局限
• 降低噪音和振动：如前所述，缸内直喷技术可以降低发动 机的噪音和振动，提高驾驶舒适性。
缸内直喷的优点与局限
局限
技术成本高：缸内直喷技术需要更高的制造精度和更复杂的控制系统，因此制造成 本相对较高。
油品质量要求高：缸内直喷技术对于油品质量的要求也较高，如果使用不良的油品 会导致发动机性能下降和损坏。
缸内直喷技术
GDI发动机的喷油压力一般在 10-15MPa左右,以保证燃油雾化质量及合适的贯穿距离。高压油泵一般由安装 在进气凸轮轴上的 4山凸轮驱动,升程在 2.5-4mm之间,升程对高压油泵的选择十分重要,直接影响着冷起动时直 喷系统的建压时间,升程需根据发动机性能需求、滚轮挺柱寿命、驱动凸轮型线及制造工艺等因素综合设计,一般 3.5mm左右的升程即可满足使用需求。
直喷发动机燃油和空气混合主要有三种方式,即喷射引导、壁面引导和气流引导,具体见图中a、b、c所示。 发动机的喷油器设计在缸盖顶部,火花塞设计在发动机的侧面,此种方式称为喷射式引导,在火花塞周围易形成较 浓的混合气,这种布置方式比较适合于分层稀薄燃烧,具有较好的燃油经济性。壁面引导方式是喷油器侧置,火花 塞顶置,通过活塞顶部的特殊形状引导油束运动并与空气混合,此种方式可以在火花塞周围形成较大面积的可燃区 域。气流引导方式同样采用喷油器侧置、火花塞顶置的形式,利用进气时形成的滚流强化油气混合。壁面引导方式 和气流引导方式结构形式相似,多用于均质燃烧模式,可以由传统的 PFI发动机转化而来,可以实现与 PFI发动机 共用燃烧室及缸盖毛坯,是直喷系统的核心部件,喷油器在燃烧室内的布置方式、喷嘴结构形式、油束的喷雾形状都直接影响燃 油的雾化、油气混合及燃烧过程,最后影响发动机的性能。另外喷油器喷嘴置于燃烧室内,受燃油品质量影响较大。 如果燃油的油品质不好,燃烧不充分,极易生成积碳并堵塞喷嘴,影响喷雾质量及喷油器自身的寿命。
缸内直喷发动机的活塞顶面形状对燃烧室内气流的运动及混合气的形成有很大的影响,因此缸内直喷发动机都 将活塞作为关键部件进行重点的设计和开发。无论是壁面引导、气流引导还是喷射引导,都需要特殊的活塞顶面凹 坑相适应,从而达到较为理想的油气混合效果,形成油气浓度的均质分布或梯度分布,保证燃烧的顺利进行。
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• (2)压电直喷技术 • 目前的缸内直喷发动机都存在分段控制模式—— 低转速时使用分段多次喷射燃烧,高转速下不使用。
–主要原因是目前的喷油器都是螺旋线圈电磁控制式的, 在高转速状态下,喷油时间要求极短,喷油器响应速度 并不适合太高转速。
• 因此,奔驰开发了压电触发的喷油器。
–利用活塞在压缩行程的压力,通过压力变形下的微弱电 信号,经过放大电路放大后控制阀门开闭。压电喷油器 百万分之一秒的反应时间,使喷油器基本的多点分层喷 射成为可能,在每次压缩的短时间内,再分为多次喷射, 特别是高转速下,也同样有分段喷射,从而得到更理想 的稀薄燃烧,这对提高发动机燃烧效率是至关重要的。
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• 3.缸内直接喷射技术的问题 • 缸内直接喷射技术存在的一个主要问题是废气后 续处理。在分层充气模式和均质稀薄充气模式中, 传统的闭环三元催化转化器不能快速地将燃烧过 程中产生的氮氧化物转换成氮气。
–开发了氮氧化物存储式催化转化器后,才使得排放废气 符合欧Ⅳ废气排放标准。在该系统中,氮氧化物被暂时 地储存在转换器中,然后系统性地转换成氮气。
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• (1)燃油供给与喷射系统
–CGI发动机上使用的高压压电喷油器,采用几微米宽锥 状环形喷孔, 塑造一个稳定的、非常理想的从浓到稀 的喷雾效果。在喷射时,还可以吸收周边紊乱的空气颗 粒,进入燃油喷射的层与层之间,形成一个理想的点火 前状态。 –CGI发动机还包括高压燃油泵以及后面的燃油导轨以及 其中的燃油压力调节阀,它们为系统提供稳定的燃油。 在燃油导轨中,峰值燃油压力可以达到20MPa,约是普通 电喷汽油发动机的70倍,比一些其他缸内直喷发动机也 高得多,这样做的目的就是为了分层喷射时有理想的喷 雾效果,在高转速下有足够量的汽油供给。而且由于在 喷射瞬间,导轨内的压力不可避免会出现瞬间下降,高 压也会让这种瞬间压力变化减小,喷射也就更加精确无 误。
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• 4.燃烧系统 • 按照喷油器和火花塞的相对位臵和混合气 的组织形式有三种类型。 • （1）壁面引导法
– 喷油器和火花塞相隔较远，喷油器把燃油喷入 活塞凹坑中，依靠进气气流的惯性将油气混合 并送往火花塞。喷油器一般安装在进气门侧， 活塞凹坑开口对向进气门侧，油气混合后直接 流向火花塞。混合气形成时间较长，易于形成 较大区域的可燃混合气。
• 传统的汽油机(包括化油器式和大部分进气 道喷射汽油机)，一般在空燃比A/F=12.6～ 17范围内工作，其混合气是均质的。所谓 稀薄燃烧汽油机是一个范围很广的概念， 只要A/F〉17，就可以称为稀薄燃烧汽油机。
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• 稀燃汽油机分为两类，一类是非直喷式 汽油机，包括化油器式和进气管喷射式 汽油机，即使采取一些特殊技术措施， 一般只能在A/F <25的范围内工作。而另 一类是缸内直喷式汽油机，可在 A/F=25~50范围内稳定工作。
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• 一、缸内直接喷射技术
• 缸内直接喷射技术是指将喷油器植入气缸内,利用 发动机电控系统经过计算分析精确控制喷射量,通 过高压将汽油喷入燃烧室,使缸内燃油与空气接近 理想的混合状态,并由火花塞点燃实现充分燃烧, 从而提高发动机的动力性和燃油经济性,同时将有 害气体排放降到最低水平。
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• (1)立式吸气口
–立式吸气口代替了传统的横向吸气口,通过来自上方的 强大下降气流,形成与以往发动机相反的缸内空气流 动——纵向涡流转流。
• (2)弯曲顶面活塞
–GDI发动机活塞的顶部一半是球形,另一半是壁面。活 塞顶面的凸起部分像屋顶,又称“弯曲顶面活塞”,它 缩小了燃烧室的容积,有助于形成强势涡流。缩小燃烧 室容积必然提高了压缩比,因此GDI的压缩比可达到12。 压缩比提高了,缸内温度必然也随之提高,有助于稀燃。 压缩比高,输出功率增大,这样也就弥补了稀燃带来的 功率损失。
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• 2.缸内直接喷射 与传统燃油喷射 汽油机的区别 • 传统的燃油喷射 汽油发动机将汽 油喷入进气歧管。 雾化的汽油在进 气歧管内开始与 空气混合,然后 再进入到气缸中 燃烧。
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• 缸内直接喷射汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术, 通过一个高压燃油泵提供10MPa以上的压力,将汽油提供给位于 气缸内的喷油器。然后通过电控单元控制喷油器将燃料在最恰 当的时间直接喷入燃烧室, 燃烧室内较强的涡流使空气和汽油 充分混合，使火花塞周围区域能有较浓的混合气,周边区域有 较稀的混合气,保证了顺利点火并能实现稀薄燃烧。
–旋转轴线平行于气缸中心线。
• 滚流
–旋转轴线垂直于气缸中心线。
• 挤流
–形成于压缩行程上止点时与缸盖间隙处的径向 气体运动。
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• 三、缸内直接喷射技术的实际应用 • 1.三菱缸内汽油直接喷射GDI
–三菱1.8L顶臵双凸轮轴16气门4G93型 GDI(Gasoline Direct-Injection)发动机自 1996年首次推出之后得到了广泛的应用,迄今 为止三菱汽车公司共生产了一百多万台GDI发 动机。 –GDI发动机采用壁面引导燃烧方法和两次喷射, 采用了立式吸气口、弯曲顶面活塞、高压旋转 喷油器等三种技术手段。
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• 虽然GDI发动机可以降低整体的废气排放污 染,但是它的氮氧化物的排放非常高。为此, 需要采用有效的有针对性的三元催化装臵 才能保证尾气的排放达到环保部门的要求。 • 但是在国内,油品中的含硫量非常高, 汽油 燃烧后很容易产生硫化物而使催化器中毒, 从而导致催化反应失效,使氮氧化物无法得 到还原处理。这也就是为何到目前为止,国 内没有一款匹配三菱GDI发动机的车销售的 原因了。
–目前,宝马的直四、直六、Ⅴ8和V12发动机上均 配有高精准缸内直接喷射HPI(High Precision Injection),同样采用了喷束引导燃烧方法和二 次喷射。 –HPI发动机能做到每分钟2000次独立燃油喷射, 每次喷射的油量可低至2mg,通过阀门之间的中央 部位的压电式喷油器使喷油得到异常精确的控制。
• (3)高压旋转喷油器
–通过高压旋转喷油器喷射出雾状汽油,在压缩行程后期 的点火前夕,被气体的纵涡流融合成球状雾化体,形成 一种以火花塞为中心,由浓到稀的层状混合气状态。
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• GDI发动机的喷油过程共分两个阶段 • 1)辅喷油阶段:在进气行程时,发动机进行 一次喷油, 是辅喷油。
–喷油的数量不大,喷油的主要目的也不是为了 点火燃烧。这部分少量的汽油汽化挥发, 吸收 热量, 能降低气缸内的温度。使气缸内可以容 纳的气体密度增大。所以这次喷油的结果是给 气缸降温的同时,还可以提高进气密度,让更多 的空气进入到气缸,而且能确保汽油跟空气均 匀的混合。
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• 2)喷油阶段:当活塞即将达到发动机压缩行 程的上止点时,在火花塞点火之前,一定量的 汽油再次被喷出,这次喷射被称为主喷油。
–此时,活塞的凹面会使混合气在火花塞周围形成 一个浓度较高的区域,这种相对较浓的混合气能 被火花塞顺利点燃,而周围混合气较稀的区域是 无法被火花塞的火焰直接点燃的,它只能在中心 区域成功燃烧以后,利用燃烧产生的能量同时点 燃。
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• (3)提升动力性能
–由于燃料的混合更充分,燃烧更彻底,使燃料转 化为动能的效率提升,直接推动了发动机动力 性能的提高,同排量下,最大功率可提高15%。
• (4)减少发动机振动
–由于缸内直喷技术燃烧稀混合气,缸内爆燃情 况大大减少,高压缩比对降低发动机低速下的 振动也有明显的效果。
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• (5)喷油量的准确度提升
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• 2.奔驰缸内直接喷射CGI • 奔驰CLS350 CGI(stratified-Charged Gasoline Injection)轿车搭载的M272DE V6缸内直喷汽油发动机,是由奔驰公司和博 世公司合作开发的世界上第一台采用压电 式喷油器的缸内直喷汽油机,其特点是采用 喷束引导燃烧方法和三次喷射模式。
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• 压电式喷油器设臵在气门的中心位臵并安 装在靠近火花塞附近的区域。 • HPI发动机使用的喷油器向外开启。 • HPI发动机的过量空气系数λ在0.9~2.5的范 围内, 燃油消耗少, 污染物排放水平低。
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第二节 奥迪A6L FSI缸内直喷发动机技术
• 一、奥迪FSI缸内直喷发动机 • 二、奥迪A6L 2.0L TFSI缸内直喷系统的结构 与工作原理
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• 1.采用缸内直接喷射技术的优势 • (1)节省燃油
–现代发动机技术的趋势之一就是节约燃料,而 缸内直喷技术可以大大提升燃油的雾化程度及 其与空气混合的效率。采用缸内直喷技术的车 型燃油消耗水平可下降20%以上。• (2) Nhomakorabea少废气排放
–缸内直喷发动机的高压燃油泵能提供高达 12MPa的压力,确保燃料充分燃烧,最大程度地 减少废气中的有害污染物,保护环境。
• 另一个问题是汽油中的硫成分。由于硫酸的化学 特性与氮氧化物的类似,所以硫也同样会被储存在 氮氧化物存储式催化转化器内,并且占用了应当存 储氮氧化物的空间。汽油中硫的含量越高,存储式 催化转化器的再生就越频繁,因此就要消耗额外的 汽油。
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• 二、缸内直接喷射技术的发展 • 1.燃油供给系统
– 缸内直接喷射汽油发动机燃油供给系统, 采用 了精度高、响应快的柔性电控手段。
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• (3)排放问题
–尽管奔驰CGI发动机在很多方面都有突破,但和 其他缸内直喷发动机一样,也面临一个头痛的 问题,那就是因高压缩比带来的高温副作用,产 生了过多的氮氧化物的排放。 –奔驰使用了专门的氮氧化物净化器以及传感器, 效果虽然更好,但价格却比三元催化转化器要 贵得多。
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• 3.宝马高精准缸内直接喷射HPI
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• （2）气流引导法
–特殊形状的进气道与喷油器呈一定的夹角，给 混合气一定的回旋力，利用活塞表面的特殊形 状形成缸内气流，使油气不直接喷向火花塞， 而是在气缸内形成涡流围绕火花塞旋转。