汽油直喷发动机机构及控制原理
发动机结构及原理图
发动机结构及原理图发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。
无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。
要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。
汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。
曲柄连杆机构起动系统曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。
发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。
因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。
完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
点火系统冷却系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。
能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
润滑系统配气机构润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
并对零件表面进行清洗和冷却。
汽车发动机：发动机缸内直喷工作原理
汽车发动机：发动机缸内直喷工作原理
汽车发动机是汽车的心脏，而发动机缸内喷油技术在汽车发动机中占据了重要的位置。
那么，发动机缸内直喷工作的原理是什么呢？
发动机缸内直喷技术，又称为汽油直喷技术，是一种先进的汽车喷油技术。
该技术采用了高压喷油系统和电脑控制，实现了发动机缸内直接喷油，使汽车发动机的性能和效率得到了大幅度提升，同时也减少了污染排放。
发动机缸内直喷的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：
第一步：高压油泵将汽油从油箱中抽取并压缩至高压状态。
第二步：高压油泵将压缩后的汽油经过高压油管送到发动机缸内的喷嘴。
第三步：电脑控制喷嘴的开闭，将汽油在缸内形成雾状。
由于发动机缸内温度和压力的高涨，汽油几乎瞬间就能被蒸发和气化，形成一个高温、高压的喷油峰值。
第四步：发动机活塞缸通过压力推动活塞向下运动，汽油燃烧，推动
活塞向上运动，完成了一次工作循环。
总体来说，发动机缸内直喷工作的过程可以看作是喷油、燃烧、推动
活塞这三个过程的不断重复。
在喷油、燃烧、推动活塞等过程中，高
压燃油能够精准地定量喷入发动机缸内，提高了发动机的功率和效率，同时也能够显著降低燃油的消耗和污染排放。
此外，发动机缸内直喷技术的应用，也促进了发动机压缩比和燃烧效
率的提高，从而增强了发动机在启动时的动力表现，使汽车更加省油、环保、安全。
因此，发动机缸内直喷技术被广泛应用于现代汽车上，
成为现代汽车零部件中不可或缺的一部分。
总之，发动机缸内直喷技术的工作原理对于现代化的汽车制造不可或缺，它通过燃油的喷射使发动机功率和效率得到巨大提升，并在减少
环境污染方面发挥了重要作用。
简述缸内直喷汽油机的原理
简述缸内直喷汽油机的原理
缸内直喷汽油机是一种燃烧室内部直接喷射燃油的发动机。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 进气阶段：汽缸内的活塞向下移动，使进气门开启，进入混合气。
此时，燃油喷射器关闭，只有空气通过进气道进入缸内。
2. 压缩阶段：活塞上升，压缩进入缸内的混合气。
这种压缩相对较高，确保了燃油完全燃烧。
3. 燃烧阶段：在活塞达到顶点的时候，燃油喷射器开始喷射燃油进入高压喷油器中，并喷射到燃烧室内。
喷油器通过压力和控制系统控制燃油的喷射量和喷射时间。
4. 排气阶段：燃烧后，气体产生高温高压，向外推动活塞下降。
此时进气门关闭，排气门开启，将燃烧后的废气排出缸外。
总体来说，缸内直喷汽油机通过直接喷射燃油进入燃烧室，使燃油可以更充分地与空气混合，提高燃烧效率和动力输出。
这种发动机具有燃油利用率高、动力强、排放少的特点，广泛应用于现代汽车。
缸内直喷式的汽油机工作原理
缸内直喷式的汽油机工作原理缸内直喷式的汽油机是一种高效的内燃机，它采用了直喷技术，能够更好地控制燃油的喷射和燃烧过程。
这种发动机结构简单，燃油的利用率高，能够在提供足够动力的同时减少尾气排放。
缸内直喷式汽油发动机的工作原理如下：1.压缩行程：在发动机的第一次行程中，活塞从上死点开始向下移动，压缩燃料和空气混合物。
在这里，燃油被喷入燃烧室的底部，然后与空气充分混合。
引入燃油的方式有两种：均质混合和分层注射。
2.点火和燃烧行程：当活塞接近下死点时，点火塞设备会在燃料喷射完成后自动点燃混合气。
点火塞会产生火花，点燃燃料和空气混合物，从而引发爆炸。
爆炸产生的高温和高压推动活塞向下运动，驱使曲轴旋转。
3.排气行程：在活塞运动向上行驶时，废气通过排气门排出。
通过排气管可以将废气导出汽车。
缸内直喷式发动机的特点是可以更好地控制燃油的喷射和燃烧过程，从而提高燃油的利用率和发动机的效率。
这是通过以下几点实现的：1.精确的燃油喷射：缸内直喷式发动机直接将燃油喷射到燃烧室内，而不是喷射到进气歧管。
这种直接喷射的方式可以更精确地控制燃油的喷射量和喷射时间，从而获得更好的燃烧效果。
2.高效的燃烧过程：由于燃油直接喷射到燃烧室内，混合气的温度和密度更高，形成更好的燃烧条件。
这种高温高压的燃烧过程可以提高燃油的利用率，并减少污染物的排放。
3.灵活的喷射方式：缸内直喷式发动机可以根据需要和条件灵活地调整喷射的方式。
根据引擎工作负荷和转速的不同，喷射可以采用均质混合和分层注射两种方式。
均质混合可以获得良好的燃烧效果，而分层注射可以提高低负荷工况下的燃油经济性。
缸内直喷式汽油发动机相比传统的多点喷射发动机具有更高的燃油利用率和更低的尾气排放。
同时，由于直喷系统更加复杂，需要更高的精确度和控制能力，因此缸内直喷式发动机的研发和制造成本也较高。
尽管如此，由于其高效节能和环保的特点，缸内直喷式发动机已经成为了主流的汽车发动机技术。
电控汽油发动机的缸内直喷技术探究
电控汽油发动机的缸内直喷技术探究作者：龙四清来源：《电子世界》2012年第11期【摘要】近年来，随着汽车产量的持续增加，造成了能源、环保、交通安全问题，促使汽车的排放、油耗、安全法规不断提高；人们也在研究不断提升发动机的技术，主要在发动机的混合气燃烧方式、电子可变气门正时、缸内直喷这三个方面。
而缸内直喷带来了发动机效能、环保水平的巨大提升。
【关键词】汽油发动机；新技术；缸内直喷汽车技术诞生的120多年来，发动机作为核心一直在不断改进，但其技术更新不是那样简便，往往十数年都难以有大的进展。
而近年来，欧美的缸内直喷技术开始从实验室走向市场，由此带来的发动机第三次革命（化油器—电喷—直喷）也诞生了迄今最牛的汽油发动机技术——缸内直喷。
一、化油器时代化油器最早诞生于1892年，由美国人杜里埃发明。
化油器的优点：能够将内燃机的油气比控制在理想的水平上，不论天候、温度，永远进行着一成不变的工作。
而且化油器的成本低、可靠度高，维修、保养容易。
当然化油器也存在许多弱点：比如，在冷车启动、怠速运转、急加速或低气压环境等，这样固定的供油方式实际上并无法全面满足引擎的运转需求，甚至可能因而产生黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。
因此，我国政府规定：从2002年起，不准生产、销售化油器汽车。
二、电喷时代电喷技术最早出现于1967年，由德国博世公司研制的D型电子喷射装置，随后被用在大众等德系轿车上。
这种装置是以进气管里面的压力做参数，1973年博世公司又开发了一种称为L型电子控制汽油喷射装置，它以进气管内的空气流量做参数，1981年博世公司又开发了一种称为LH型电子控制汽油喷射装置，用新颖的热丝式空气流量计测量进入发动机气缸的空气质量，来确定发动机的喷油量；这些奠定了今天电子控制燃油喷射装置的雏形。
总体而言，电喷供油系统的最大优点就是燃油供给的控制十分精确，让发动机在任何状态下都能有正确的空燃比，不仅让发动机保持运转顺畅，其废气也能合乎环保法规的规范。
汽油机电控燃油喷射系统的工作原理
汽油机电控燃油喷射系统的工作原理
工作原理如下：
1.燃油供给：燃油泵将汽油从燃油箱中抽取并送至燃油喷嘴。
电喷控
制器通过传感器来感知发动机的工作状态和负荷情况，从而精确计算出发
动机需要的燃油量，并发送给燃油泵控制装置以实现燃油的供给控制。
2.燃油喷射：燃油喷嘴根据电喷控制器的指令，将精确计算出的燃油
量按照合适的喷射时机通过喷油嘴喉喷射到发动机的进气道内。
喷射时机
的控制精确到喷油的角度和喷油的时刻，对不同工况下的发动机有不同的
喷油策略。
3.燃油混合：喷射的燃油在进气道内与空气混合形成可燃混合气，在
汽缸内进行燃烧以释放能量。
通过精确控制燃油的喷射量和喷射时机，汽油机电控燃油喷射系统具
有以下几个优势：
1.提高燃烧效率：电喷系统能够精确控制喷油量，使燃油与空气混合
更加均匀，燃烧更完全，从而提高燃烧效率，减少燃料的浪费。
2.提高动力性能：通过控制喷射时机和喷射量，电喷系统能够实现更
快更准确的燃烧，使发动机的输出动力更加强劲。
3.减少尾气排放：电喷系统能够根据发动机工况实时调整燃油喷射量
和喷射时机，使燃烧更加完全，减少有害物质的产生，从而降低尾气排放。
4.提高稳定性：电喷系统能够通过传感器实时监测发动机的状态和负
荷情况，并根据实时数据进行喷油控制，确保发动机在不同工况下的稳定
运行。
综上所述，汽油机电控燃油喷射系统通过精确控制燃油的喷射量和喷
射时机，实现了高效燃烧和优化燃烧参数的自动调整，从而提高了发动机
的燃油利用率和动力性能，同时减少了尾气排放，使汽车更加环保和节能。
汽油发动机管理系统原理概述
汽油发动机管理系统原理概述摘要本文主要对汽油发动机的管理系统设计进行阐述，主要介绍了发动机管理系统的各个组成部分包括：进气系统、供油系统及電子控制系统。
关键词汽油发动机；管理系统；控制策略发动机管理系统简称EMS（Engine Management System），传统也称作电喷系统，其类型繁多但其基本原理大致相同：以电子控制单元为控制核心，以空气流量（或进气压力）和发动机曲轴转速为控制基础，以喷油器和点火器为控制对象，确保获得与发动机各种运行工况相匹配的最佳混合成分、最佳喷油时刻和最佳点火提前角，发动机管理系统一般均由进气系统、供油系统和电子控制系统三部分构成，下面主要介绍非缸内直喷发动机管理系统的基本结构、工作原理及发展动向。
1 进气系统进气系统为发动机可燃混合气提供必需的空气，空气经过空气滤清器、空气流量计、节气门和进气歧管进入发动机气缸内。
一般工作时，空气的流量由通道中的节气门来控制，节气门开度越大进入的空气量就越多，当节气门关闭时空气由旁通通道通过，怠速转速的控制是由怠速调整螺钉和怠速空气调节器调整经过怠速旁通阀的空气量来实现的。
怠速空气调节器由电脑ECU控制，在气温低时启动发动机，怠速空气调节器的通路打开，将暖机必需的空气量送进进气歧管，此时，发动机转速校正怠速较高，随着发动机温度的升高，怠速空气调节器使旁通阀开度逐渐减小，旁通空气量逐渐减小，使发动机转速逐渐低至正常怠速。
进气通道中的空气流量是由空气流量计或绝对压力传感器来采集的，将采集的信号转换成为相应大小的电压脉冲信号输入到ECU（电子控制单元），由ECU 来计算出所需要的喷油量。
一般的节流阀体上均装有进气温度传感器，以测定进气温度，进气温度不同，空气密度不同，从而导致空燃比发生变化，ECU可以根据进气温度采集的信号适时修正喷油量，以达到更精确的空燃比[1]。
2 供油系统供油系统为发动机提供燃烧所必需的燃油，燃油系统由燃油箱、油管、燃油滤芯、燃油泵、喷油器及压力调节器组成，不同厂家的结构有所差别，比如有些厂家的燃油泵、喷油器与压力调节器集成在一个部件中，但其基本结构基本一致。
汽车维修1.途观发动机资料
•V51电子水泵
•根据发动机控制单元内部 的特性曲线图，在发动机 熄火后工作0-10分钟
上海大众Tiguan途观培训教材
30
2.EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）
进气系统
1. 节气门控制单元
2. 进气温度传感器G42 3. 活性碳罐N80
4. 进气歧管风门转换装臵 中的真空罐
上海大众Tiguan途观培训教材
7
2.EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）
简要介绍
这 两 款 代 号 为 CEA 和 CGM的汽油直喷发动机 代表了德国大众发动机 技术的最新成果，在保 证高可靠性的前提条件 下，同时拥有非常好的 性能指标。
上海大众Tiguan途观培训教材
8
2.EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）
机械结钩缸体
•平衡轴位于曲轴箱里，并且 直接装在曲轴的上面
•冷却液泵没有装在曲轴箱里 •控制链条装于曲轴箱的侧面 •连接机油过滤器的通道在发 动机的上方 •在吸气侧装有一个用于分离 油中大颗粒的油颗粒分离器
上海大众Tiguan途观培训教材
13
2.EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）
机械结钩缸盖
上海大众Tiguan途观培训教材
11
2.EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）
机械结钩曲柄传动机构
活塞: •耐高温 •锻造的 灰铸铁缸体 •气缸工作镜面经射流珩磨工艺处理。
连杆: 涨断式梯形连杆
上海大众Tiguan途观培训教材
12
2.EA888系列发动机（1.8TSI和2.0TSI）
•滞后调节
上海大众Tiguan途观培训教材
汽油机原理与结构
汽油机原理与结构一、汽油机原理汽油机是一种内燃机，利用可燃混合气体和空气在燃烧室内燃烧，产生高温高压气体，通过该气体的膨胀推动活塞做功，最终将燃料的化学能转化为机械能。
1.1 燃油供给系统汽油机燃油供给系统由燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、喷油嘴等组成。
燃油从燃油箱被燃油泵抽取到滤清器中，再通过燃油喷油嘴喷入进气道，形成可燃混合气体。
1.2 进气和排气系统进气系统通过进气门控制空气的进出，空气经过空气滤清器，进入气缸内与燃油混合。
排气系统以排气门为控制阀门，将燃烧产生的废气排出。
1.3 点火系统点火系统由点火塞、点火线圈、分配器等组成。
它通过点火塞在燃烧室内产生火花，点燃可燃混合气体，开始燃烧过程。
1.4 活塞运动机构活塞运动机构由活塞、连杆、曲轴等组成。
活塞在气缸内上下往复运动，并通过连杆传递力量到曲轴，将直线运动转化为旋转运动。
1.5 冷却系统冷却系统通过水泵循环冷却液，将发动机的热量带走，保持发动机工作温度。
二、汽油机结构2.1 气缸和活塞汽油机多为多缸设计，每个气缸内有一个活塞，其上下往复运动推动连杆旋转曲轴。
2.2 曲轴和连杆曲轴是一个主轴，通过连杆与活塞相连。
连杆的一端连接到活塞，另一端连接到曲轴，将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。
2.3 气门和进气、排气系统气门通过气门杆与凸轮轴相连，负责控制燃气的进入和排出。
进气系统将空气引入燃烧室，排气系统将废气排出。
2.4 点火系统点火系统包括点火塞、点火线圈和分配器。
点火塞负责在燃烧室内产生火花，点燃可燃混合气体。
2.5 冷却系统冷却系统包括水泵、散热器和冷却液。
水泵将冷却液循环引入发动机，带走发动机产生的热量，经过散热器进行散热后再循环使用。
2.6 燃油供给系统燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油滤清器和喷油嘴。
汽油从燃油箱被燃油泵抽取到滤清器中，再通过喷油嘴喷入进气道。
直喷阀工作原理
直喷阀工作原理
直喷阀是一种用于喷射和控制燃油进入发动机燃烧室的装置。
它的工作原理如下：
1. 压力供油：直喷阀通过燃油系统从燃油箱或燃油泵中获取高压燃油，并将其保持在高压状态。
2. 控制信号：控制系统通过电子控制单元（ECU）发送控制信号给直喷阀，以控制喷油的时机和喷油量。
3. 弹簧控制：直喷阀内部有一个弹簧，它的作用是保持阀门关闭状态。
当控制信号到达时，ECU会向直喷阀发送电流信号，这会产生磁场，抵消或克服弹簧力，从而使阀门打开。
4. 高压喷射：当直喷阀打开时，高压燃油会通过喷嘴喷射到发动机燃烧室中。
喷射过程会根据控制信号的时长和频率进行调节，以满足发动机的需求。
5. 关闭阀门：当控制信号结束时，ECU会停止向直喷阀发送
电流信号，弹簧力会重新将阀门关闭，切断燃油喷射。
通过这种工作原理，直喷阀能够实现精确的燃油喷射控制，使发动机在不同负载和转速下获得最佳燃烧效果，提高燃油利用率，并减少尾气排放。
汽油缸内直喷喷油器控制原理及波形分析
Q17C 、Q17D 分别代表的就是一缸、二缸、三缸以及四缸的喷油器，从电路图上可以看到，每一个喷油器上面都有两根线，喷油器上面的两根线是通过一个代号为X160的插头连接到了K20发动机控制模块上面。
歧管喷射的喷油器上面也有两根线，如图3所示，其中的一根线也是连接到了发动机控制模块上面，另一根线是直接由继电器通过保险丝提供的12伏蓄电池电压，连图1喷油器的结构123456789191817161514131211101.碳堵；2.密封垫；3.密封圈；4.弹簧；5.密封垫；6.放泄螺钉；7.滤网；8.油封；9.进油通道；10.高压油管接头；11.喷油器体；12.弹簧座；13.高压通道；14.弹簧垫片；15.针阀体；16.阀颈；17.针阀；18.喷油嘴；19.喷孔.图2缸内直喷喷油器控制电路图3歧管喷射喷油器控制电路缸内直喷的喷油器和歧管喷射的喷油器在控制方式上有很大的不同。
缸内直喷喷油器的1号线连接到了发动机控制模块内部的低电平参考电压上面，喷油器的2号线连接到了发动机控制模块内部的高电平参考电压上面。
当发动机运转时使用示波器去测量喷油器的1号线和2号线之间的波形的时候（示波器的红色探头接2号线、示波器的黑色探头接1号线，如图4所示），会得到如图5所示的波形。
图4示波器探头接线缸内直喷喷油器波形分析缸内直喷喷油器的波形一共分成了六个阶段，阶段是一条电压为0伏的直线，在这个阶段喷油器两端的，喷油器处于关闭的状态[2]。
第二个阶段表示的是喷油器内部的轴针快速的开启，由于缸内直喷的喷油器使用的是高压燃油喷射200bar之间），因此为了实现喷油器轴针的快速开启，需要使用65伏的电压作用在喷油器内部的电磁线圈上面，65伏的电压是由发动机控制模块内部的升压电容所提供的，在这一阶段喷油器内部电磁线圈上面的电流能够达到10安培左右，同时，我们还可以观察到65伏的电压并不能一直保持恒定，会逐渐的降低，这是因为发动机控制模块内部的升压电容在放电的过程中电压会逐渐的衰减所导致的。
第五章 汽油喷射系统
采用该设备的车一般为了节约造价。同一种车行要比采用MPI的车 便宜。
22
MPI系统(多点汽油喷射系统--MuIti Point Injection)发动机为消除进气脉 动和使各缸配气均匀，对进气总管、歧管在形状、容积等方面都提出了严 格的设计要求。各缸分别设立独立的歧管，歧管和总管可制成整体型，也 可分开制造再以螺栓连接。
17
电子节气门系统
电子节气门系统的基本结构主要包括： ➢加速踏板位置传感器 ➢节气门位置传感器 ➢节气门控制电机 ➢控制单元（ECU）
18
电子节气门工作原理：
➢驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号 输入节气门控制单元，控制单元首先对输入的信号进行滤波，以 消除环境噪声的影响； ➢根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计 算出对发动机扭矩的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期 望值； ➢经过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息以 及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、空调能耗 等，由此计算出整车所需求的全部扭矩，通过对节气门转角期望 值进行补偿，得到节气门的最佳开度； ➢把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电机使节气门 达到最佳的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号 反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。
Jetronic模拟式电子控制汽油喷射系统，后改进用叶 片式流量计直接测量空气流量的L-Jetronic系统； ➢1981年博世用热线式流量计代替叶片式的LH-Jetronic系 统；同期集电子点火和电控汽油喷射于一体的 Motronic数字式发动机集中控制系统开始生产。
4
美国和日本也研制了相应的系统，如：通用汽车 DEFI系统、福特汽车EEC-Ⅲ系统、日产公司ECCS 系统、丰田公司TCCS系统等。对点火、喷油、怠 速、排放等综合控制。
燃气高压直喷(HPDI)发动机及供给系统研发建设方案(二)
燃气高压直喷（HPDI）发动机及供给系统研发建设方案一、实施背景随着全球能源结构的转变，燃气高压直喷（HPDI）发动机作为一种高效、清洁的能源利用方式，逐渐受到广泛关注。
我国作为能源消费大国，对发动机技术的研发和应用有着迫切需求。
加之，现有的燃油发动机技术面临诸多挑战，如燃油燃烧效率低、尾气排放污染等问题，使得燃气高压直喷技术成为未来发动机技术的重要发展方向。
二、工作原理燃气高压直喷发动机采用高压喷射技术，将燃气和空气在燃烧室内充分混合、压缩，实现高效、清洁的燃烧。
其主要由燃气供给系统、空气供给系统、点火系统等组成。
在工作过程中，燃气和空气在高压下进入燃烧室，通过火花塞点火引燃，产生强大动力，推动活塞运动，从而输出动力。
三、实施计划步骤1.技术研究：开展燃气高压直喷技术的基础研究，包括燃烧理论、流体力学、材料科学等领域的研究。
2.实验室建设：建立先进的实验室，进行模拟实验和初步测试，优化燃气高压直喷发动机的设计方案。
3.样品制作：在实验室成功模拟的基础上，制作燃气高压直喷发动机样品。
4.试验与验证：对样品进行严格的试验和验证，包括耐久性、性能、安全性等方面的测试。
5.产业化准备：在确保技术成熟的基础上，着手准备产业化工作，包括生产设备的规划、技术工人的培训等。
6.产业化实施：将燃气高压直喷发动机投入生产，并进行大规模的市场推广。
四、适用范围燃气高压直喷发动机适用于各种领域，如汽车、航空、工业等。
特别是在城市交通、大型货车和船舶动力等方面，具有显著的优势。
其具有低噪音、低排放、高效率等特点，可有效降低碳排放，对环保和能源利用效率的提升具有重要意义。
五、创新要点1.高压喷射技术：通过高压喷射技术，实现燃气和空气的均匀混合，提高燃烧效率。
2.高效点火系统：采用高效点火系统，确保燃烧过程的稳定性和安全性。
3.智能控制系统：运用先进的控制算法，实现对发动机的实时监控与优化控制。
4.多元燃料供应：考虑不同燃料的适应性，以多元燃料供应满足不同需求。
燃气高压直喷(HPDI)发动机及供给系统研发建设方案(一)
燃气高压直喷（HPDI）发动机及供给系统研发建设方案一、实施背景随着全球能源结构的转变，燃气发动机在能源多元化和节能减排方面展现出巨大的潜力。
然而，传统燃气发动机的燃油喷射系统存在燃油利用率低、排放控制不理想等问题。
为了解决这些问题，我们提出并实施一个燃气高压直喷（HPDI）发动机及供给系统的研发建设方案。
二、工作原理燃气高压直喷（HPDI）发动机及供给系统利用高压喷射技术，将燃气和空气在燃烧室内直接混合，实现更加均匀、高效的燃烧。
这种系统可以精确控制燃料的喷射量，提高燃料的利用率和动力输出，同时降低排放。
三、实施计划步骤1.系统设计与理论研究：对HPDI发动机及供给系统进行详细的设计和研究，包括燃烧室形状、喷射器设计、空气流量控制等。
2.实验室测试：在实验室内对系统的各个组件进行测试，验证其性能和稳定性。
3.台架试验：将系统安装到发动机上进行台架试验，测试系统的整体性能和排放。
4.道路测试：在真实的驾驶环境下进行道路测试，进一步验证系统的性能和稳定性。
5.优化改进：根据测试结果对系统进行优化改进，提高性能并降低排放。
6.产业化准备：完成系统的生产工艺制定、质量控制体系建立以及生产线的准备等工作。
7.产品上市：经过严格的测试和验证后，产品正式上市，进入市场销售。
四、适用范围本研发建设方案适用于各种类型的燃气发动机，包括但不限于柴油机、汽油机、天然气发动机等。
同时，该系统也可应用于其他需要精确燃料控制的领域，如燃料电池、航空发动机等。
五、创新要点1.高压喷射技术：利用高压喷射技术实现燃料和空气的均匀混合，提高燃烧效率。
2.智能控制：采用先进的控制算法对空气流量和燃料喷射进行精确控制，实现燃料的最佳利用和排放的最小化。
3.模块化设计：为了方便生产和维护，系统采用模块化的设计，可以方便地进行升级和替换。
4.自适应调整：系统可以根据不同的运行条件自动调整运行参数，以实现最佳的性能和排放。
六、预期效果1.提高燃烧效率：通过高压喷射和精确控制，预计可以提高燃烧效率约20%。
电控燃油喷射系统图解
电控燃油喷射系统(EFI)图解EFI的优点:1、在任何情况下都能获得精确的空燃比2、混合气的各缸分配均匀性好3、采用EFI的汽车加速性能好4、充气效率高5、良好的启动性能和减速减油或断油EFI的工作原理：电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：进气系统供油系统控制系统点火系统如下图：1、进气系统如下图：2、供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。
供油系统的工作原理图：喷油泵工作原理燃油泵装在油箱内，涡轮泵由电机驱动。
当泵内油压超过一定值时，燃油顶开单向阀向油路供油。
当油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。
如下图：喷油器工作原理：喷油器是电磁式的。
当喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。
当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油喷出。
多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。
多点喷油系统每缸有一个喷油器。
英文称为multi point injection .简称为MP I。
如下图：喷油器单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上，各缸共用一个喷油器。
英文为single point inje ction. 简称为SPI。
如下图：油压调节器工作原理油压力调节器的功能是调节喷油压力。
喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。
由于进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的，即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变，工况变化时喷油量也会发生少量的变化，为了得到精确的喷油量，必须使油压A和进气歧管真空度B的总和保持不变。
如下图：3、控制系统控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成如下图：传感器传感器是感知信息的部件，负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。
如下图：ECUECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号，根据发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提前角等），进行控制决策的运算，并输出相应的控制信号。
汽油机工作原理
汽油机工作原理标题：汽油机工作原理引言概述：汽油机是一种热机，利用燃油的燃烧产生的热能驱动活塞运动，从而驱动车辆前进。
汽油机的工作原理是一个复杂的过程，涉及燃油的混合、压缩、点火和排气等多个环节。
一、进气系统1.1 进气管道：汽油机通过进气管道将空气引入气缸内。
1.2 进气门：进气门控制空气进入气缸的量，影响着燃油混合气的浓度。
1.3 进气歧管：进气歧管将空气分配到各个气缸，确保每个气缸都能得到足够的空气。
二、燃油系统2.1 燃油喷射器：燃油喷射器将汽油雾化喷入进气道，与空气混合后形成可燃气体。
2.2 燃油泵：燃油泵将汽油从油箱输送到燃油喷射器，保证燃油供应充足。
2.3 空燃比控制：通过控制进气量和燃油量的比例，调节空燃比，保证燃烧效率和排放达标。
三、压缩系统3.1 活塞：活塞在汽缸内往复运动，压缩空气和燃油混合气。
3.2 活塞环：活塞环密封气缸，防止气缸内的气体泄漏。
3.3 曲轴：曲轴通过连杆将活塞的往复运动转换为旋转运动，驱动车轮转动。
四、点火系统4.1 火花塞：火花塞在燃烧室内产生高温火花，点燃燃油混合气。
4.2 点火线圈：点火线圈将电流升压后传递给火花塞，产生强烈的电火花。
4.3 点火时机：点火时机的控制影响着燃烧过程的效率和动力输出。
五、排气系统5.1 排气管：排气管将燃烧后的废气排出汽缸。
5.2 排气阀：排气阀控制废气的排放，保证排气系统的正常运行。
5.3 催化转化器：催化转化器将废气中的有害物质转化为无害物质，减少对环境的污染。
总结：汽油机的工作原理是一个复杂的系统工程，各个部件之间相互配合，确保引擎正常运转。
只有深入了解汽油机的工作原理，才能更好地进行维护和保养，延长汽车的使用寿命。
汽车新技术之汽油机缸内直喷培训课件(ppt 45张)
4.缸内直喷技术现状
• 燃油供给和喷射系统 • 喷射模式 • 燃烧系统 • 缸内空气运动的组织
4· 1.燃油供给和喷射系统
• 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，均采用了精度高、响应 快的柔性电控手段。高压共轨喷射系统加 电磁驱动喷油器被认为是满足缸内灵活喷 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。
• 缸内直喷就是将燃油喷嘴安装 于气缸内，直接将燃油喷入气 缸内与进气混合。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。
图1.丰田D—4稀薄燃烧系统
3· 1.分层燃烧缸内直喷
• 三菱4G稀燃系统(图2)与丰田D一4系统相近。 进气采用立式进气道，能够产生强大的进 气气流，直接流入气缸，流速可达40m/s 一50 m/s，充气效果好，以保证高度的纵 向涡流及充气系统。活塞顶部的凹坑浅， 且壁面有一定的斜度。在部分负荷输出时， 油束与壁面碰撞后飞溅的油滴，随含有汽 油蒸气和细小油滴的气流斜向上运动(图2中 倒滚流)，被位于缸盖中部的火花塞点燃。
汽车新技术之汽油机缸内直喷
汽油机缸内直喷技术
1.缸内直喷技术概述 2.缸内直喷技术的工作原理 3.缸内直喷技术特点 4.缸内直喷技术现状 5.缸内直喷技术的实际应用 6.缸内直喷发动机目前存在的问题 7.缸内直喷技术推广应用的主要问题 8.缸内直喷技术今后的研究开发方向
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
喷油器各项特性参数影响：汽油汽化，贯穿 距离，油滴粒度等。进而影响燃烧系统的稳 定性。喷油器的特性参数包括喷油器型式、 喷油压力、喷油正时和喷油入射角等。 目前，用于GDI发动机的喷油器种类很多，包 括旋流喷油器，多空喷油器，多级喷油器等 等。
缸内直喷模式所需的喷油压力在5—13MPa之 间， 一般当喷油压力越高，油束速度越大，贯穿 距离越大，扰动越大，雾化质量越好。 贯穿距离变大时。燃油碰撞活塞的概率就会 增加。如果油束本身的动量小于油束反弹所 需动量，就会产生壁面油膜不利于燃烧。
气流引导：使喷油器远离火花塞。完全应用 气缸内的气流运动使油束靠近火花塞。在火 花塞周围形成浓混合气。 该引导模式主要依靠进气流中的滚流和涡流 形成混合气。
缸内汽油直喷发动机一般简称FSI发动机， FSI(Fuel Stratified Injection)字面意思为燃油 分层喷射，使汽油直喷式发动机的一项创新 技术。将燃油直接喷入气缸的FSI发动机相比 燃油喷射到进气管的发动机， 优点：动力性显著提高 降低燃油消耗15％左右。
高压喷油嘴结构示意图：①高分子密封圈；② 喷嘴针阀；③衔铁；④电磁线圈；⑤细滤器 Gdi大都采用直进气道
缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术分为均质稀燃 和分层稀燃两种燃烧阶段（模式）。 中小负荷时。在压缩行程后期开始喷油，通 过与燃烧系统的合理配合。在火花塞附近形 成较浓的可燃混合气。在远离火花塞的区域 ，形成稀薄分层混合气；大负荷及全负荷时 ，在早期进气行程中将燃油喷入气缸。使燃 油有足够时间与空气混合，形成完全的均质 化计量比进行燃烧。
也有采用分段喷油技术分层混合气，即在进 气早期开始喷油，使燃油在气缸中均匀分布 ，在进气后期再次喷油，最终在火花塞附近 形成较浓的可燃混合气，这种将一个循环中 的喷油量分两次喷人气缸可以很好的实现混 合气的分层。
缸内直喷技术燃烧系统可依据不同的混合气 形成过程，分为三种不同的模式：
油束引导：将喷油器和火花塞安置在很近的 距离内，喷油器喷出油束后自然形成分层明 显的混合气。 无论是均质燃烧还是分层燃烧，混合气的形 成与进气过程和活塞表面设计的关联不大。 由于火花塞位于喷油束边缘，在整个燃烧室 内充满稀薄混合气后，在火花塞周围仍可形 成可供点燃的浓混合气，保证了混合气的点 燃稳定性。
目前应用于的主要车型有: 奔驰CLS350CG I、奔驰C200CGI、C350 CGI Blue Efficiency、 奔驰CLKDTM、E350CG I等。
丰田雷克萨斯LS460 4．6L V8发动机采用直 接燃油喷射和进气口燃油喷射两个系统。 进气口燃油喷射在汽车冷起动和节气门开启 角度较小时调节混合气浓度，并消除由于使 用多级气流通道和怠速碟阀引起的限制，实 际上就是在进气口位置通过单独的空滤器进 行气流分流，即采用了两个空滤器。
奔驰的CGI系统 CGI ( Stratified- Charged Gasoline Injection) 系统是指多阶段燃油喷射系统。它突破现行 燃油喷射技术在发动机转速上的限制, 成功地 拉高发动机转速的区域, 在时速超过120公里 时, 仍可精密控制油气混合比, 以进行最具省 油效益的稀薄燃烧, 让燃油效率更为精进。
喷油器喷出的油束太靠近火花塞电极，可能 会出现火花塞润湿现象，对火花塞的使用寿 命有很大的负面影响。 由于它不借助进气流实现分层，因此，在火 花塞附近形成的浓混合气区域小，使得发动 机在高速时，会出现混合气无法点燃或富氧 区火焰无法传播的问题。
壁面引导是将喷油器安置在离火花塞较远的 位置，利用活塞表面的特殊形状配合进气流 运动，将燃油导向火花塞。并在火花塞周围 形成一定适合浓度的混合气。 该导向方式对喷嘴的设计要求不高。 比较容易进行混合过程的控制，成本低廉， 因此成为当前的主流模式。 在该导向模式中．一旦在壁面形成燃油附着 ，会使未燃HC的排放极度恶化。
目前采用缸内汽油直喷的车型及发动机主要有： A6L 3．2FSI和4．2FSI发动机，奥迪A5 3．2FSI和 奥迪S5 V8 FSI发动机， CLS 350 CGI发动机 CTS 3．6L V6 FSI发动机， Variant 1．6FSI和2．0FSI发动机 迈腾， 卡宴， 明锐1．8T FSI发动机， MKR概念车， Freetrack Prototype 2．0T FSI发动机， 207GTi 1．6涡轮增压FSI发动机等
特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流 形成最佳的涡流形态，然后进入燃烧室内，以分 层填充的方式推动，令浓混合气体集中在燃烧室 中央的火花塞周围。同时，FSI发动机可以根据不 同的发动机负荷，选择不同的供油模式。在低负 荷时，由于发动机转速不高，对于马力要求也不 高，电脑控制多次喷油，实现分层稀薄燃烧；而 在高负荷时，只在进气冲程中喷油，而不必借助 于涡流，始终实现理论空燃比14.7：1燃烧。在 高压缩比12.0：1的情况下，这种控制方式还是 要比传统发动机更加省油。
奔驰不再利用进气流作为混合气分层填充的动力，而是通过喷嘴来实现这一效果。CGI上 使用的高压压电喷嘴，是整个系统的精髓，压电阀喷嘴末端的喷孔，是一个几微米宽锥状 环形喷孔，这种结构可以塑造一个稳定的、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。 这个喷雾效果，是建立在一个高压供给系统上的，CGI发动机还包括高压泵以及后面的燃 油导轨，以及其中的油压调节阀，它们为系统提供稳定的燃油。在燃油导轨中，峰值油压 可以达到200kg，大约是普通电喷汽油发动机的70倍，也比一些其他直喷发动机高得多， 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。 由于多次喷射控制只可能出现在低负荷区域，高负荷或者高转速下，发动机又进入单一喷 射状态，奔驰新的直喷技术可以让这种分层模式在车速超过120km/h后，还可以精确运作， 超过此后，发动机会尽量把空燃比控制在14.7：1，最佳的空燃比附近，这和奥迪的控制模 式类似。 在CGI上，奔驰还有另一个创新，那就压电直喷技术，低转速时使用分段多次喷射燃烧， 高转速下就不再使用，主要原因是目前的喷嘴都是螺线圈电磁控制式，在高转速状态下， 喷油时间要求极短，喷嘴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嘴， 也就是利用活塞在压缩冲程的压力，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。压电喷射器百万分之一秒的时间反应，为喷嘴提供基本的多点分层喷射成 为可能，在每次压缩短时间内，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。
Hale Waihona Puke 电子控制系统 它由电控汽油喷射系统由传感器、ECU和执 行器三大部分组成。 传感器是感知信息的部件，功能是向ECU提 供汽车的运行状况和发动机工况。ECU接收 来自传感器的信息，经信息处理后发出相应 地控制指令给执行器。 执行器即执行元件，其功用是执行ECU的专 项指令，从而完成控制目的。
GDI—(Gasoline Direct Injection) 缸内汽油直喷发动机的概念最早由日本三菱 汽车公司提出 被越来越多的厂商采用。
系统主要可以分 为 1）发动机控制模块 （ECM）、 2）高压油轨、 3）高压油泵 4）喷油嘴
ECM主要采集发动 机数据，按照预定程 序控制喷油时机和喷 油量，从而实现最高燃烧效率； 高压油泵则主要负责燃油的加压，高压油轨 主要起均衡各喷油嘴喷射压力的作用 而最终的喷油任务则由喷油嘴来执行。 此外，还有多个传感器提供燃油压力等信息， 确保整个系统的高效率。
TSI发动机和FSI发动机都属于缸内汽油直喷发 动机，其工作原理相同，只是在结构上TSI发 动机增加了一个涡轮增压器，如图1-15所示。 由于采用了增压技术，因此说TSI发动机比FSI 发动机更先进，属于大功率、低转速、大转 矩发动机。同时，该类发动机也需要更完善 的冷却系统和更精密的进气控制，对制造工 艺要求很高。
1)按汽油喷射的部位分： （1）多点式 （2）单点式
2)按喷射的时间分： ①连续喷射方式——只要系统油压高于喷射压力，喷 嘴即可连续喷油。 ②定时喷油方式——由微机根据发动机的各种工况决 定喷油时间的断续性。 3)按控制基本油量的方法分：①压力感应式——由进气 管内的真空度来控制基本喷油量。②流量感应式—— 由流经进气管的空气量来决定基本喷油量。每次喷油 的时间一般为2一l 2ms(多点式)和3—4ms(单点式）
根据原厂测试,CG I发动机在高速公路上以 定速巡航时, 油耗比现行运用缸内直喷技术 的V6 引擎, 每百公里节省约1. 5升的燃油, 省油效益达到15% 。为达到缸内直喷的燃 油效果, 高压泵产生的油压高达200bar, 这 时发动机处于高压与高温状态, 发动机启动 10秒后即达到700° 的高温。