现代缸内直喷式汽油机(四)
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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2
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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•
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。
现代缸内直喷汽油机的燃油系统与维修
现代缸内直喷汽油机的燃油系统及维修缸内直喷汽油机己被各大汽车制造商普遍采用，尤其是大众汽车公司近两年在国内销售的新车己大部分采用TSI发动机，即涡轮增压缸内直喷汽油机。
国内各汽车杂志都曾详尽地介绍过缸内直喷汽油机燃油系统的结构和工作原理，但由于此项技术发展很快，那些文章上很多内容己不符合当前实际。
本文以大众TSI发动机和通用SIDI 发动机为例介绍目前实际装车用的缸内直喷汽油机的燃油系统结构、工作原理特点和维修注意事项。
目前实际装车用的缸内直喷汽油机的低压燃油系统和高压燃油系统都采用按需调节燃油系统，参见图1。
所用的缸内直接喷射都取消了“分层”充气工作模式(压缩行程喷射、稀混合汽)，只有“均质”一种模式(进气行程喷射、λ=1的混合汽)。
这样可以不使用昂贵、且易损坏的存储型氮氧化物催化转化器，也能使排放达标。
一、低压燃油系统1.低压燃油系统结构与传统的进气道燃油喷射系统相比，其低压油路增加了燃油泵门控开关、燃油低压压力传感器G410、油泵控制单元J538。
燃油低压压力传感器采用传统三线式压力传感器。
燃油泵门控开关能使打开驾驶员侧车门时燃油泵即开始工作，车门开关信号被送至发动机控制单元，燃油泵被触发2s。
燃油泵提前工作是为了迅速建立高压以缩短启动时间。
有些汽车还具有碰撞燃油切断装置，它是通过燃油泵继电器断开燃油泵。
2.按需调节低压油路低压油路在发动机工作时仅保持0.4MPa油压，以节电。
在易汽阻状态则使油压保持在0.5MPa。
然而，发动机工作时燃油消耗是不固定的，因此燃油低压压力传感器时刻将燃油压力信号发送发动机控制单元，发动机控制单元根据此信号向燃油泵控制单元发送一个有20Hz频率的脉冲宽度调制信号。
燃油泵控制单元根据这个指令，为电动燃油泵送去的脉冲宽度调制电流，形成闭环控制。
换言之，此时燃油泵上的电压不是12V，而是由脉冲宽度调制电流产生的较低的有效电压。
即燃油泵转速是受控可变的，不需要燃油压力调节器，输出油压也保持在0.4MPa。
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。
最新型的缸内多次喷射的直喷式汽油机(二)
稳定 的边缘 涡流 区。同时 ，
在充量分层运转时采用废 行时 ，在绝热过 程控制或等 程开发 中应用 了三维流动模 容燃烧情况下具 有明显 大的 拟 计算 。在 图７ 左图上 的纵
这 种 由喷 射 产 生 的 油 束 感 应 气再循环来减少Ｎ ｘ Ｏ 的生成。
流 动 引起 了非 常 有 利 的 空 气 废 气 从 车 厢 前 围板 以后 的 左 潜力。这主要是 由于 充量稀 剖 面 示 出 了 在 火 花 塞 范 围 内
１热 力学 ．
范 围内实现 充量分层 运行 。 ２多次喷射 ．
射 的 无 断火 范 围要 比 采 用 双
次喷射 时明显 大。喷油终 了
与进 气道 喷射 或壁 面 引
首 先 ，压 电式 喷油器 的开 时的喷油量越 多 ，三次 喷射
实 ，向外 开 启 的 喷 油 嘴 和 ２ 导缸 内直接 喷射燃烧过程相 闭 十 分 迅 速 ，能 够 在 发 动 机 对混合气形成 的有 利作 用就 ０
３ 主要部件组成 ： 个 喷油嘴部 雾 束照片。这样 的喷雾 束只 下 ，向外开启的喷油嘴 喷出 件 、压电模块和补偿元件（ 有在各次 喷油之 间的波动 非 的油 束具 有高的动量 ，在所 图
４。喷油 嘴喷 出的锥形 油束 的 常 微 小 的 情 况 下 才 能 提 供 。 ）
热力学分析表 明，与所有 更 快 速 更 完全 ， 因此 能 够 获 隔对不 着火频率 的影响。在
较 大 ，喷 射 相 同油 量 所 必需 其 它 方 案相 比 ，采 用 过 量 空 得 有利 的热力学燃烧重心位 无断火范 围内 ，在保持喷油
的时间也要短得 多。这可 以 气 运 行 的油 束 引 导 燃 烧 过 程 置 ，低 的Ｈ 排 放 ，同时 发动 结 束 时刻 不 变 的情 况 下 可 以 Ｃ 结合压 电直接控制来予 以解 具 有最 大的降低燃油耗 的潜 机 还 能 在 更 大 的 特 性 曲线 场 改 变 点 火 时 刻 。 采 用 三 次 喷 释 ，并且 由此将显示 出更多 力 。 的燃烧过程优点。 上述介 绍 的试 验结 果证
发动机喷射系统分类
发动机喷射系统分类发动机喷射系统是现代汽车发动机的核心部件之一，它能够将燃料与空气混合后喷入发动机燃烧室，从而产生能量驱动汽车运行。
根据不同的工作原理和结构特点，可以将发动机喷射系统分为以下几类：一、化油器喷射系统化油器喷射系统是早期汽车使用的一种较为简单的喷射系统。
该系统通过化油器将空气和燃料混合后送入发动机燃烧室，从而实现点火爆炸驱动汽车运行。
但由于化油器存在着混合比不稳定、低温启动困难、环保性差等缺点，因此逐渐被电子控制喷油系统所取代。
二、电子控制多点式喷油系统电子控制多点式喷油系统是当前主流的汽车喷射系统之一。
该系统通过电脑控制多个喷油嘴对每个气缸进行精确的燃料供给，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
同时，该系统还具备启动快速、环保性好、燃油经济性高等优点，因此被广泛应用于现代汽车中。
三、直喷式喷油系统直喷式喷油系统是一种新型的高压喷油技术，它将燃料直接喷入发动机燃烧室内，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
该系统具备动力强劲、响应灵敏、燃油经济性高等优点，因此被广泛应用于高端车型中。
四、缸内直喷式喷油系统缸内直喷式喷油系统是一种新型的高压喷油技术，它将燃料直接喷入发动机燃烧室内，并在其中形成一个小型火焰核心，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
该系统具备动力强劲、响应灵敏、燃油经济性高等优点，同时还能够有效降低排放物排放量，因此被广泛应用于新能源汽车中。
五、单体泵嘴式共轨式喷油系统单体泵嘴式共轨式喷油系统是一种新型的高压喷油技术，它将燃料通过高压泵送入共轨中，再通过单体泵嘴对每个气缸进行精确的燃料供给，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
该系统具备响应灵敏、燃油经济性高等优点，同时还能够有效降低排放物排放量，因此被广泛应用于柴油发动机中。
六、电化学喷射系统电化学喷射系统是一种新型的高效喷射技术，它将燃料通过电化学反应分解成氢气和二氧化碳，并将其直接注入发动机燃烧室内进行燃烧。
直喷汽油发动机(GDI)发展过程简介
直喷汽油机的发展史
在第二次世界大战中, 德意志为梅塞施米特 Bf109型飞机开发了倒 置V型12缸引擎Jumo 210G，是世界上最早 的搭载汽油直接喷射 系统的发动机。
形式： 液冷倒立V型12気筒 ボア×ストローク： 124
mm×136 mm 排気量： 19.7 L 乾燥重量： 440 kg 圧縮比： 6.5 出力： 680 ps/2700 rpm
直喷汽油机的发展史
1954年梅赛德斯・奔驰将汽油直喷 发动机使用在300SL上。它是第一款 在市场上销售的直喷乘用车，是机 用技术的转移。由于受当时内燃机 技术水平的限制和尚未有电控喷射 手段等原因，开发的发动机性能和 排放并不理想，因而没有得到广泛 的应用。
直喷汽油机的发展史
1996年三菱自動車是世界 上第一个将稀燃直喷GDI发 动机（4G93）商业化的， 并将其搭载于GALANT和 Regnum，使车用汽油直喷 发动机复兴。
直喷汽油机的发展史
三菱的GDI发表后，以日本和欧洲的制造商 为中心广泛普及汽油直喷发动机，另一方 面随着排放法规的加强，采用稀薄燃烧和 分层燃烧的发动机也在不断发展。
直喷汽油机的发展史
2003年排放法规强化后，本田公司制 造了具有分层燃烧技术的i-VTEC I 型 K20B（直列4缸2.0L）并搭载于 STREAM车型上。然而，随着技术的发 展之后生产的STREAM的发动机全部换 代，截止至2007年1月搭载i-VTEC I 型的汽车全部停产。
直喷汽油机的发展史
2005年丰田的Lexus GS系列搭载的名为D4S 的2GR-FSE（V型6缸3.5L）发动机同时使 用了缸内直喷和多点喷射技术，可以根据 不同工况进行两种喷射的调节，这是世界 上首次将这两种技术应用于同一台发动机。 随后，Lexus LS系列搭载了相同技术的 1UR-FSE(V型8缸4.6L)发动机。
缸内直喷式汽油机工作
起动性能好，能实现分层燃烧。
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2、顶面弯曲活塞—引导空气产生进气涡流 和挤压高速旋转涡流，以便形成理想地分层 燃烧的可燃混合气。旋转涡流为“正向涡 流”，与传统的“逆向涡流”方向相反，有 利于混合气按浓稀方式层状分布，进行分层
高频、量化控制方式。
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喷油器可小型化，又缩短了“无效喷射 时间”，开启速度快，响应性好，计量 准确。所谓“无效喷射时间”—是因为 电磁线圈有一定的阻抗，故开启时间较 Tr管导通时间迟后，该时间无燃油喷出， 故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度并不
吻合，故而需要改善。
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为此，喷油 器的检测方 式，应使用 专门的仪器 （MVT-2诊 断仪），以 防触电和逆 变电源过载。
控制燃烧过程。
传统式的电控喷射系统，因燃油质量的制约，压 缩比已难突破10：1的大关，还需要使用辛烷值 97#的汽油。而直喷式汽油机却能突破这个界限 值，使压缩比提高到12~13：1。且对汽油的辛烷
值无过高要求。究其原因如下：
（1）因吸入的空气量大幅度增加，进气冷却效 果较好。因而，使对“爆燃”的抑制作用也加大。
器可小型化。
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5、供油压力和喷油压力可变—其正常 油压值为：低压为300Kpa；高压为
5Mpa。当冷车起动时，为改善冷起动 性能和热起性能，50s秒内低压升高为
600Kpa；高压升高为10Mpa。
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6、为废气涡轮增压式缸内喷射汽油 机，充气效率将进一步提高，动力
性、经济性和净化性明显提高。
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4
3、我国上海大众和一汽大众己引进生产了“斯 克达-明锐”（SKODA-Octavia-1.8T-FSI）和 “迈腾”（Magotan-1.8T-FSI）缸内直喷式汽油 机乘用车，己经投入市场。随着汽车保有量和排 放污染物的骤增，以及社会环保法规要求的提升， 缸内直喷式汽油机将成为今后“时代的宠儿”。
汽油机缸内直喷(GDI)稀薄燃烧技术
汽油机缸内直喷(GDI)稀薄燃烧技术
刘鑫
【期刊名称】《交通科技与经济》
【年(卷),期】2011(013)001
【摘要】稀薄燃烧技术是建立在混合气分层燃烧的基础上,分层燃烧是指在着火时刻火花塞周围分布适合于着火的浓混合气,而燃烧室其他位置为稀混合气.在气缸内如何形成适合的混合气浓度梯度分布是稀薄燃烧的关键技术.介绍稀薄燃烧方式、GDI分层稀薄燃烧、GDI滚流分层稀薄燃烧和空燃比反馈控制式稀薄燃烧技术.【总页数】3页(P98-100)
【作者】刘鑫
【作者单位】黑龙江道路运输管理局,黑龙江哈尔滨150036
【正文语种】中文
【中图分类】U461
【相关文献】
1.小型车用汽油机缸内直喷（GDI）开发系列问题的探讨 [J], 韩同群;黄流军;程婷婷
2.汽油机缸内直喷技术（GDI） [J], 刘锦文
3.汽油机稀薄燃烧研究的新进展——从GDI到HCCI [J], 王燕军;王建昕;帅石金;首藤登志夫
4.汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术(GDI) [J], 周华;张晓辉;韩玉环
5.现代汽油机缸内直喷系统GDI剖析 [J], 陈建明
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现代缸内直喷式汽油机(八)
② 各 种 功 能 在其 各 自的状 态 上都 需要 某种 大小
的扭 矩 ， 各种 功 能 之 间无 须进 行 信 息 交 换 ； 但
小 喷 油 始点 必须 能够 根据 发 动机 运 行工况在 压
缩 ； 程 期 间 的较 晚 喷 油 始 点和 在 进 气 冲 程 期 间 的较 中
早 喷油 始 点之 间调 节 ； 、必 须 将进 气 量 调 节 与
— — 。 。 日日 ■■■ ■＿■ 唧 ＿
ｌ 节 参 数 平台上 的各 种 功 能之 间不 会 相 互影 调
响：
对各 种 功 能都 有 明确 的接 口；
这种 结 构 易于 扩展 ， 开发 出 更多 的功 能 ； 可
加 速 踏板 调 节 功 能分 开 ， 以便
均质 充量 进行
基础知识讲座 Ｍａ ｔｒ ｈ ａ ｉｓ ｓｅ ｅＢ ｓ Ｔ ｃ
现代缸 内直喷式汽 油机 （ 文江 明 八） ／苏范强
（ 上期） 接
２ ６ 电子 控 制系统
．
节 气 Ｉ（ ＧＡ ） ＇ Ｅ Ｓ 自由调 节 ， － ］ 并应 用 热 膜 空 气 质 量 流 量
计 来 精 确 测 量 汽 缸 吸 入 的空 气 质 量 ， 根 据 行 驶 负 而 荷所 需 的发 动机 输 出扭 矩 的调 节（ 控 制） 速 踏 扭矩 由加 板模 块 输 出相 应 的信号 通 知 电控单元 ， 并与一 个 普通
⑥ 由于各个功能组各 自的数据之 间没有横 向连
接， 因此可 简化 对 发 动机 的功 能 匹配 。 最 后 ， 矩 的转 化 就 是 将 扭 矩协 调 的最 终 结 果 扭
转 化 成 对进 气 空 气 量 、 油 和 点 火 角 等 参 数 的 调 节 喷
现代缸内直喷式汽油机(十一)
（） 段 喷 射— — 在 分层 混 合汽 和 均 质 ３两
顺过渡。 为 此 ， 在 以这 三 种空 燃混 合汽 运 行 的 区域 之 间 ，需 要 节 气 门不 连 续 地 开 启 。也 就 是 说 分 层 混 合 汽 运 行 时需 要 将 节 气 门开 得 比均 质 混 合 汽 运 行 时更 大一 些 ， 因 为分
的 ＮＯＸ 始 排 放 ， 因 此 采 用 电 控 废 气 再 原
循 环 （ ＧＲ 系 统 来 降 低 机 内 原 始 ＮＯ× ＮＯＸ 化 器 进 行 排 催 气 后 处 理 ， 以进 ～ 步 降 低 汽 车 尾 气 中 的
ＮＯ ｔ￣ ．满 足 废 气 排 放 法 规 的 要 求 。 吸 ｘ４放 １
同 时 ， 为 了实 现 高 燃 油 经 济 性 、高 动 力 性 和低 排 放 ，这 种 新 型 的 直 喷 式 汽 油 机 在 不 同的 发 动机 运
行 工 况 相 应 运 用 了 三 种 不 同 的 喷 油 模 式 ，如 图２ 所
不 ：
中 国第 一汽车 集团 公司 无 锡研究所 发动机 研究
汽运 行 时排 气 温 度 相 当低 。 因此 还 需 采 用
油 量 分 成 两 部分 。分 别在 进 气 行程 和压 缩
运 动 和混 合 汽 形 成 。
度 的 螺旋 进 气道 、活 塞 顶 具 有 渐 开 线 形 状 的 燃烧 室
凹 坑 以 及 采 用 先进 的 电子 节 气 门的 发 动 机 管 理 系 统 等 。 在 分 层 混合 汽形 成 机 理 方 面 ，也 应 用 了 一 种 创
新 的 燃 油 壁 面蒸 发和 水 平 涡 流 相 结 合 的 方 法 ，颇 具
当代汽车新结构介绍
5、大负荷工况时的喷油特点： 为了获得大功率值，应加浓可燃混合气， 以动力性为主，采用“两次喷油方式”。 第一次是在进气行程，喷入适量燃油，形 成均质燃烧混合气，此为“补救功能”； 第二次是在压缩行程的后期喷油，形成浓 稀不均的层状混合气，再点火燃烧。
因此，在大负荷工况时，一个工作循环中， 喷油器发生两次脉冲信号。 “两次喷射”也可在起动工况、急加速工 况出现，以调节空燃比A/F的大小，改善 使用性能。
（2）又因为石蜡式节温器不是一个真正的 “渐变开关阀”，热起反应速度慢，而是 极不稳定的振荡式开关阀。又因离心水泵 的流量特性，在特殊工况中，易发生“过 热”和“过冷”故障，热量的 “冷却损失” 难以控制。为此，冷却系需要改进。
2、改进后的结构优点： （1）在传统的石蜡式节温器中，加 装电脑控制的电加热器，提高了流量 控制能力。
进气通 道细、长（或容积小），压力波变长，提 高了进气流速，进气涡流强，气流动能大， 改善了燃烧过程，可提高发动机的转矩， 燃油经济性好。 （2 ）高速时—控制阀打开，进气通道粗、 短（或容积变大），压力波变短，减小进 气阻力，充气效率高，可提高发动机功率。
（1 ）低、中速时—控制阀关闭，
六、电控巡航系统（CCS）：
（4）能提高点火系统的可靠性，不易出
现“缺缸”故障。 （5）可以简化“硬件系统”结构，变 四缸16气门为8气门，去消了复杂的 “可变气门正时机构。
（6）同样转速下，单位时间内，通过
线圈的电流小，线圈不易发热;可以加 大初级线圈的电流和导通时间（闭合 角），能在9000r/min的宽转速范围内， 提供足够的点火电能量。
（3）保温式冷却系的优点： A、起动时，机温较高，能快速冷起动和缩短 热起时间。 B、起动后，机温较高，能降低了HC和CO排 放量。 C、减小了发动机在热起时的磨损量，提高使 用寿命。
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。
现代缸内直喷式汽油机（二十一）
现代缸内直喷式汽油机（二十一）范明强【摘要】（接上期）（11）机械增压器新的TSI汽油机独特的特点是双重复合增压系统,除了废气涡轮增压器之外,还备有机械增压器和用调节阀调节的旁通空气回路。
机械增压器是一台机械式罗茨压气泵,是根据脉谱图由冷却水泵上的电磁离合器来接合的，并只在3500r／min以下的发动机转速工况才运转工作。
【期刊名称】《汽车维修与保养》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】6页(P47-52)【关键词】缸内直喷式汽油机;机械增压器;废气涡轮增压器;电磁离合器;发动机转速;增压系统;冷却水泵;TSI【作者】范明强【作者单位】中国第一汽车集团公司;湖南奔腾动力科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】U464.171(接上期)(11)机械增压器新的TSI汽油机独特的特点是双重复合增压系统，除了废气涡轮增压器之外，还备有机械增压器和用调节阀调节的旁通空气回路。
机械增压器是一台机械式罗茨压气泵，是根据脉谱图由冷却水泵上的电磁离合器来接合的，并只在3500 r/min以下的发动机转速工况才运转工作。
这种机械增压器的特点是具有内部变速传动机构，它串联在一对同步齿轮之前(图194)。
与传统的结构型式相比，这种内部变速传动机构在保持机械增压器结构紧凑的同时，能够确保更迅速地提升发动机起动和低转速范围的扭矩。
通过发动机辅助设备皮带传动和内部变速传动机构，机械增压器对曲轴的总传动比可达到iges = 0.20。
在机械增压器运转工作时，增压压力是通过旁通空气回路中的电控调节阀调节的，它能够在机械增压器单级增压和废气涡轮单级增压之间无级变换。
机械增压器及其压力侧消声器一起用螺栓直接固定在气缸体曲轴箱上，而吸气侧消声器和多V形筋皮带传动的皮带张紧轮则用螺栓固定在机械增压器壳体上。
机械增压器壳体的结构设计能够确保其壁面与转子之间的间隙最小，而不会受到用螺栓与壳体连接在一起的部件误差状况的影响。
图194 机械增压器及其内部齿轮传动机构声学设计是机械增压器装置开发中的重要任务。
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现代缸内直喷式汽油机(四)
(接上期)
2.3.喷油系统
现代缸内直喷式汽油机对喷油系统提出的主要要求是，必须将燃油的压力产生过程与计量喷射过程完全脱钧，使其能够自由选择喷油时刻和可变的喷油压力。
如上所述，蓄压共轨式喷油系统具有很大的控制自由度，可以最好地满足这些要求，能够在任意一个时刻通过电控喷油器将存储在共轨中达到运行工况所要求压力的燃油精确计量直接喷人燃烧室。
图14(见上期)示出了这种燃油系统的基本组成。
首先由燃油箱内的低压电动燃油泵供油模块产生0.35～0.40MPa的初级输油压力。
按需要向由发动机直接传动的高压燃油泵供油，它可将燃油共轨中的燃油压力最高提高到12MPa。
喷油器直接连接在燃油共轨上，由电控单元发出的控制信号(喷油脉冲，其宽度即通电持续时间)来确定喷油始点和喷油量。
共轨中的燃油压力由燃油压力传感器采集。
并由同样安装在共轨上的燃油压力调节器调节到喷油脉谱图所规定的压力值。
燃油压力调节器根据负荷状况调节共轨通往回油管路的通道截面，以控制回油量。
但这些多余的燃油量并不是返回到燃油箱，而是直接返回到高压燃油泵的进油口。
这样就能够
尽可能减少高压燃油泵的能量消耗。
有利于降低燃油耗。
并能减少对燃油箱中燃油的加热，以避免加重燃油箱通风系统的负担。
图22示出了现代直喷式汽油机喷油系统的高压燃油泵、共轨和电控喷油器等三大高压部件。
2.3.1.低压输油泵
现代缸内直喷式汽油机的低压输油泵通常采用与进气
道喷射汽油机一样的电动燃油泵，在此不再详述。
大众公司新的1.4L/1.6L-FSI直喷式汽油机采用了一种
可调节供油量的电动燃油泵。
为此在低压进油油路中安装了一个压力传感器，根据此压力信号发动机电控单元控制电动燃油泵只供应实际所必需的燃油量，以保持0.40MPa的初级输油压力。
而不再有多余的燃油回流到燃油箱。
这不仅避免了油箱中燃油温度的升高，而且减少了电功率消耗(约50％)，有利于降低燃油耗。
同时，还具有改变低压进油压力的可能性。
在易发生汽阻危险的运转范围内(例如热启动)，低压进油压力能够在短时间内从0.4MPa提高到0.5MPa。
以有利于消除可能发生的汽阻现象而顺利热启动。
2.3.2.高压燃油泵
现代直喷式汽油机高压燃油泵的任务是将燃油压力由0.35～0.40MPa的初级输油压力提高到12MPa，甚至最高达
20MPa。
并要求泵油流量变化小，以减小共轨中的压力波动。
并应避免燃油与机油混合。
首先应根据发动机的要求合理确定高压燃油泵的排量。
高压燃油泵应具备比发动机全负荷喷油量要求的最小供油
量更大的泵油量。
以满足实际运转中动态压力变化的需要。
例如：就排量为2.2L的缸内直喷式汽油机而言，经计算高压泵排量大约为0.4cm2/r左右。
现代缸内直喷式汽油机所应用的高压燃油泵的结构类型如图23所示，大致有轴向柱塞泵、径向柱塞泵和直立式柱塞泵三种。
仅仅从功能角度来讲，只要采用柱塞泵就能满足要求，但是从各方面综合评价的结果，显然径向柱塞泵更为有利，由于其中3个柱塞径向均匀布置，对驱动轴的径向作用力可部分抵消，而且结构长度较短，特别是可由发动机凸轮轴直接驱动，因此在使用寿命和工作效率方面均具有优势，为此也是现代直喷式汽油机应用最广的一种高压燃油泵。
这种径向柱塞泵的供油量波动性主要取决于柱塞的数目。
为了获得较小的供油波动，至少需要3个柱塞交替泵油。
采用单缸泵、3缸泵和5缸泵进行的对比试验研究证实，3
缸泵在性能和成本方面具有最有利的综合优势。
此外。
与用电机驱动方案相比，径向柱塞泵由发动机凸轮轴直接驱动在装配、效率和成本等方面更为有利。
图24示出了这种径向
柱塞式高压燃油泵的基本结构，其主要特点是：柱塞经滑动底座支承在凸轮上。
同时由于进油阀直接集成在柱塞副上方，因此泵油室的有害容积最小。
图25示出了高压燃油泵在发动机怠速、部分负荷和全负荷3种典型运转工况时不同共轨压力下的驱动功率。
与这种传统的三缸径向柱塞泵相比，大众轿车新的
1.4L/1.6L-FSI分层直喷式汽油机和奥迪A3轿车
2.0L-FSI分层直喷式汽油机都采用了Bosch公司新开发的可按需要调节供油量的HDP2型单柱塞高压燃油泵(图26)。
这种高压燃油泵不仅具有较轻的质量、较小的外形尺寸和较高的效率，而且泵油量能按需调节，降低了高压燃油泵的驱动功率(约40％)，特别是在发动机需要燃油量较少的运转工况。
具有明显的节油效果。
图27示出了这种按需要调节供油量的高压燃油泵的工作原理，其泵油量的调节是由集成在油泵上的电控油量调节阀(MSV)来实现的。
发动机电控单元根据燃油共轨压力传感器的信息来计算该油量调节阀的关闭时间，仅仅将为达到喷油压力所必需的燃油量泵入燃油共轨中去，一旦燃油共轨中的燃油压力达到所需的额定值，油量调节阀即被打开，多余的燃油被剩下的柱塞行程泵回到高压燃油泵的进油油路中去，这样不仅节省了高压燃油泵的功率消耗，具有明显的节油效果。
而且避免了油箱中燃油温度的升高，使得即使在20MPa共轨压力下也无须燃油冷却器。
进油阀上方低
压进油腔的弹簧一膜片式低压燃油稳压器能够减小进油油
路中的压力波动，提高泵油量精度。
这种单柱塞高压燃油泵悬挂安装在凸轮轴相位调节器的旁边。
由位于进气凸轮轴轴端的凸轮传动。
该凸轮上的两个凸起相差180°，由于两次相邻的喷射只有一次泵油行程，在第一次喷射后燃油共轨中的压力会降低(参见图28)，因此第二次喷射的喷油时间由发动机电控单元进行修正，以使第二次喷油仍能喷射出相同的燃油量，因而大大提高了喷油精度。
2.3.3.燃油共轨
燃油共轨是一种管状铸铝件，并具有与高压燃油泵、喷油器、燃油压力调节阀和燃油压力传感器连接的接头(参见图22)。
考虑到燃油的可压缩性和填充共轨容积所需要的时间，其蓄压容积的设计应遵循这样的准则：一方面要求具有较大的蓄压容积。
以便能抑制向喷油器周期性供油而引起的压力波动以及高压泵供油的波动性，尽量保持共轨燃油压力的平稳；另一方面又要求具有尽量小的蓄压容积，以便共轨压力能够足够迅速地建立起发动机运转所需要的燃油压力。
一般来讲，就排量为2.2L的直喷式汽油机而言，共轨蓄压容积为45cm3较为合适，图28示出了共轨压力对应于喷油脉宽动态变化关系曲线的模拟计算和实测结果。
2.3.4.共轨压力调节器
共轨压力调节器的基本结构示于图29，其任务是在发动机整个运转范围内按照脉谱图的规定值来调节共轨压力，而与高压燃油泵的供油量和喷油器的喷油量无关。
这是通过调节其节流阀和阀座之间的横截面积控制回油体积流量来实现的。
由于作用在节流阀上的电磁线圈激励的电磁力与液压力保持着动态平衡，所以共轨压力和励磁电流之间存在着直接关系，可采用脉宽调制信号来控制电磁线圈中的励磁电流。
从而达到调节共轨压力的目的。
由于这种方式产生的磁性衔铁的强迫振动没有摩擦力，并且能几乎无滞后地动作，因而具有非常高的燃油共轨压力调节精度。
2.3.5.共轨压力传感器
共轨压力传感器(如图22所示装在燃油共轨的侧面)用于测量共轨中的燃油压力，其中焊有一片贵金属簿膜作为传感元件，在它上面应用薄膜技术制有测量电阻，通过传感器壳体中的专用集成电路上集成的平衡电路、补偿电路和计值电路，即可输出与共轨燃油压力相对应的电信号。
这与众所周知的直喷式柴油机共轨喷油系统用的共轨压力传感器极为相似，只是工作压力范围不同而已，在此不再详述。
(未完待续)。