现代缸内直喷式汽油机(九)
缸内直喷式汽油机工作.ppt
4、起动性能的提高： 因燃油为直接喷入气缸，无燃油的粘结损 耗，又因火花塞处为高浓度混合气，与传 统的均质混合方式相比，起动性能得到提 高，发动机在1～2个循环，即可起爆运转。 而传统的均质混合发动机，需要十几个循
环，才能起爆运转。
5、中小负荷工况时的喷油特点： 乘用车在市内行驶占有的时间为75%～85%， 多在中、小负荷工况下工作，应在压缩行程 后期喷油，以经济超稀薄混合气成分为主，
因高压缩比和高速强涡流及涡流分层高效 率燃烧的结果，即：进气涡流、压缩涡流、 燃烧涡流的综合效果，与传统的电喷汽油 机相比，输出的功率Pe和输出扭矩Me提
高了10%。
超稀薄的混合气，空燃比A/F可达30～40： 1，与传统的汽油机相比，因燃烧过程和 燃烧温度控制的合理，节油率可达40%， 可使排气中的CO、HC、NOx等有害物质
一、电控汽油喷射系统 的重大变革：
1、三菱汽车公司和丰 田汽车公司，在上个世 纪的九十年代，即研发 出“高灵敏度、高压缩 比、超稀薄混合气”的 缸内直喷式汽油机。压 缩比可达12~13：1， 实现了“低油耗、低污 染、高功率”的梦想。
2、它抛弃了传统的利用空间和 时间的均质混合方式，采用缸 内强涡流运动混合方式，在压 缩冲程的后期，和柴油机一样， 直接向缸内喷射燃油，实现 “质的调节”，它对燃油的质 量要求不高，摆脱了汽油质量 对压缩比提高的制约。相继点 火后，实现分层燃烧，利用 A/F=30~40：1的超稀薄混合气 稳定燃烧，极大的改善了汽油 机的动力性、经济性、净化性。
敏的快速上升；扭矩值在常用转速区内平
直的变化，最适合装用自动变速器的中、
小型客车。
END！
缸内直喷式汽油机（GDI ） 工作原理
山东交通学院 吴际璋
现代直喷式汽油机的工作模式的燃烧系统分析
污垢 、积炭 并增 加热 负荷 ；如 果汽 动机 就是 汽油 直接 喷射 发动 机 。直 在 上 海 国 际汽 车 展 览 会 上 推 出 ，
油 喷到 气缸 壁上 ，便 会造 成积炭 ， 喷式 汽油机 在 汽车 上 的应用 ，最 早 并于 １ ９ 年投 放 日本市 场 ，１ ９ ９６ ９７
－ 求， ： Ｉ 戈 并推出乘用车第二阶段
但是 ，与传 统 的进 气 口喷射相 气 口或在 节气 门前喷射 。
燃料 消耗 量限值 标准 并将于２ １ 年 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ比，现代ＧＤｌ ０ ２ 发动机的构造更为精
实施 乘 用车 第三 阶段 限值标 准 。为 巧 ，制 造 更 为 困 难 ，电 子 控 制 的 了节油 ，减少 温室 气体 Ｃ０ 的排 放
ｃ ｍｂｎ ｔｅ ｃ ｃ ｓＳＪｈａ Ｊ ｏｉ ｏＧＤｌ ｏ ｉ ｏｈ ｒ ｏｔ ｈ Ｌ ｓｔｒ ｔ ｅ ｅ ｅ ｃ Ｌｂ ｎ
国政府近期提 出了节能 减排 要 喷油定 时不 当 ，则容 易 冒黑 烟。
汽 油 间接喷 射所 取代 ，即改成在 进 上世 纪八 十 年代 末期 以来 ，为
此 ，传 统汽 油机 在气 缸外 生成均 质 复 杂 程 度 更 高 ，对 燃 油 的 要 求也 和 满 足 更 加 严 格 的 排 放 法规 ，重 混 合气 的工 作模 式 ，将从根 本上 对 更高 。 新 将 目光 转 向汽 油 直 接 喷射 ．即 汽 油机 的工 作过 程进 行改 革 ，寻 求 汽油 直 接喷 射 又称 缸 内直 喷 。 ＧＤＩ １ ８ 年 ，德 国大众汽 车公 司 。 ９９
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。
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。
缸内直喷名词解释
缸内直喷名词解释缸内直喷（Direct Injection）是一种汽车发动机燃油喷射技术，也称为直喷燃油系统（Fuel Direct Injection System），是一种将燃油直接喷射到发动机燃烧室内的技术。
传统的汽车发动机采用了间接喷射（Indirect Injection）技术，即通过喷油嘴将燃油喷射到气缸壁上，然后燃烧室的吸气门将空气吸入气缸，将喷到气缸壁上的燃油混合并燃烧。
而缸内直喷技术则是将燃油直接喷射到燃烧室内，使燃油与空气混合更加均匀，燃烧效率更高。
缸内直喷技术主要由喷油器、喷油嘴、高压燃油泵、燃油压力调节阀、燃油滤清器等组成。
喷油器将压力较高的燃油通过喷油嘴直接喷射到发动机燃烧室内，形成雾化的燃油颗粒，与通过进气门吸入燃烧室内的空气混合，并在火花塞的点火作用下燃烧。
相比于间接喷射技术，缸内直喷技术具有以下优点：1. 燃油利用率提高：缸内直喷技术能够将燃油直接喷射到燃烧室内，燃油和空气混合更加均匀，燃烧效率更高，可以提高燃油的利用率，减少燃油消耗。
2. 动力输出增加：通过缸内直喷技术，燃油可以更加精确地喷射到燃烧室内，燃烧更为充分，产生更多动力输出，提高了汽车的动力性能。
3. 排放减少：缸内直喷技术能够在点火之前将燃油喷入燃烧室，使燃油均匀混合并燃烧，减少了不完全燃烧产生的有害气体排放，降低了排放污染。
4. 噪声减少：缸内直喷技术喷油噪声减小，能提高发动机的工作平稳性，降低噪音污染。
5. 发动机响应速度更快：缸内直喷技术能够更快地响应发动机负荷的变化，提供更高的动力输出，使发动机的响应速度更快。
尽管缸内直喷技术具有许多优点，但也存在一些挑战。
由于喷油器直接喷射到燃烧室内，因此对喷油系统的要求更高，需要更高的燃油压力和更精确的喷油控制。
此外，由于燃油的直接喷射，喷油器容易受到积炭和沉积物的堵塞，需要对系统进行定期维护和清洁。
总的来说，缸内直喷技术是现代汽车发动机技术的一大突破，通过直接将燃油喷射到燃烧室内，实现了燃油和空气更加均匀混合并燃烧，提高了发动机的燃烧效率、动力输出和排放性能。
缸内直喷式的汽油机工作原理
缸内直喷式汽油机工作原理
一、燃油喷射系统
缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统与传统的汽油机有所不同。
在缸内直喷式汽油机中，燃油喷射器直接将燃油喷入汽缸内，而不是像传统汽油机那样将燃油喷入进气歧管。
这种设计使得燃油能够在压缩冲程后期与空气混合，为燃烧过程提供了更佳的条件。
二、燃烧过程
缸内直喷式汽油机的燃烧过程更加高效。
由于燃油直接喷入汽缸内，因此能够更好地控制燃油的喷射量和喷射时间，使得燃油能够更好地与空气混合。
这种设计使得缸内直喷式汽油机的燃烧温度更高，从而提高了发动机的功率和扭矩。
三、空气流动
在缸内直喷式汽油机中，空气流动也与传统的汽油机有所不同。
在传统的汽油机中，空气通过进气歧管进入汽缸内，而在缸内直喷式汽油机中，空气通过进气门进入汽缸内。
这种设计使得缸内直喷式汽油机能够在更高的压力下工作，从而提高了发动机的压缩比和效率。
四、控制系统
缸内直喷式汽油机的控制系统也是其工作原理的重要组成部分。
这种控制系统可以精确控制燃油的喷射量和喷射时间，使得发动机能够在各种工况下都能够保持最佳的工作状态。
同时，控制系统还可以根据发动机的工况和驾驶员的需求来调整发动机的功率和扭矩输出，从而提高了驾驶体验和燃油经济性。
总之，缸内直喷式汽油机的工作原理涉及到燃油喷射系统、燃烧过程、空气流动和控制系统等多个方面。
这些方面的协同工作使得缸内直喷式汽油机具有更高的功率和扭矩输出、更佳的燃油经济性和更低的排放等优点。
现代缸内直喷式汽油机
现代缸内直喷式汽油机第一篇概论1缸内直接喷射是现代汽油机的发展方向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。
由于汽油一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。
但是。
随着世界工业化的发展，汽车成为不可或缺的主要交通工具，而作为汽车主要动力的这种化油器式汽油机废气中的有害成分(CO、HC和NOx等)对大气造成了污染，而燃烧产物CO2又产生“温室效应”导致全球气候变暖。
随着汽车数量的与日俱增，对人类生存环境的危害日趋加剧。
因此汽车的节能减排已成为全球刻不容缓需要解决的重要问题。
从20世纪70年代末80年代初开始，化油器逐渐被电控喷油系统所替代，其主要原因就是使用三元催化转化器对废气进行净化的需要。
为了同时降低汽油机废气中CO、HC和NOx三种有害气体的排放，空燃比必须精确地控制在化学计量比(14.7:1)上。
而电控喷油系统可利用氧传感器对空燃比进行精确的反馈控制。
提高三元催化转化器的废气净化效率。
汽车废气排放标准对有害物排放限值的加严也促使电控喷油技术的不断改进。
电控喷油系统早期的设计是在进气总管中的节气门处用一个喷油器进行单点喷射，到各个汽缸之间有相当的距离，大量的汽油附着在这段进气管的壁面上，不能均匀及时地进入汽缸与空气混合。
为了提高各汽缸之间供油的均匀程度，并改善在变工况时对空燃比的控制，单点喷射逐渐被每缸一个喷油器在进气门口附近的进气道中的多点喷射所替代。
现代缸内直喷式汽油机(十二)
现代缸内直喷式汽油机(十二)(接上期)4燃烧特性4.1部分负荷特性根据图97所示出的直喷式和进气道喷射汽油机的示功图，可以分析出这两种机型的燃烧特性，两者的燃烧过程分别在空燃比为27和14.7(化学计量比)下进行。
从图97可以看出，虽然前者的空燃比是后者的大约2倍，但前者的燃烧速度快且运行稳定，而且由于直喷式汽油机具有较高的充气效率，因而在压缩行程初期就具有较高的汽缸压力，燃烧开始后的放热率也明显较高，继而达到更高的峰值压力，所以它具有较低的泵吸损失和较高的燃烧效率。
图98示出了用高速摄影机通过特制的石英活塞从汽缸底部向上拍摄到的这种新型直喷式汽油机汽缸内的火焰传播过程，照片分别是在燃烧质量百分率为10％、50％和90％时拍摄的。
从这3张采用晚喷射模式空燃比为40的分层混合汽燃烧时拍摄的照片可以看出，火焰主要在燃烧区的涡流下游扩散。
在燃烧早期，可看到蓝色火焰(图中较暗的火焰区域)包围着光亮火焰，这表明火焰扩散比较稳定。
火焰根据活塞的形状(燃烧空间比混合汽形成区更大)通过与周围空气的混合而加速扩散。
为了进行比较，将早喷射模式的化学计量比均质混合汽燃烧的火焰扩散相对应地示于图98下部分。
此时，燃油在进气行程就融入，其火焰起初也主要在燃烧区内加速扩散。
继而很快就扩散到整个汽缸内，其蓝色火焰充满了大部分汽缸，这表明成功地形成了均质混合汽，虽然其喷油量几乎是分层混合汽燃烧时的2.5倍。
此外，丰田公司还试验研究了分层混合汽燃烧的稀燃极限和NOx排放，如图99所示。
试验条件是发动机转速1200r ／min，喷油量12mm3／循环，空燃比随节气门开度和EGR 率(图中带圈的数字)而变化。
图中斜体表示分层混合汽燃烧时相对于用化学计量比均质混合汽运行的基本型发动机的燃油耗降低率。
阴影区是扭矩波动极限(由于混合汽过浓而引起缺火)。
该图说明发动机在节气门全开和空燃比高达55的条件下仍能稳定运行，且燃油耗降低了30.3％，NOx排放也大大降低，当然效果并不如预混合稀燃发动机明显。
- 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)。
（ 三菱滚 流一 一） 壁面蒸发 分层 燃烧 直喷式 汽油机
三菱 汽 车 公 司经 过 １ 年 的 潜 心 研 究 。 发 出了 ０ 开
（） 部 分 负荷 时采 用 在 压 缩 行 程 后 期 的 晚 喷 １在
油 模 式 ． 获 得 稳 定 而 明显 分 层 的 充 量 ． 现 超 稀 以 实
薄 混 合 汽 （ 燃 比３ ～４ ） 层 燃 烧 。 显著 地 降 低 空 Ｏ Ｏ分 可
燃油耗 。 然发动机能够在超 过１ ０ 虽 的空 燃 比下 完 ０ 全 无节 流 地 稳 定 运 行 ， 是 在 这 个 区 域 为 了在 节 气 但 门后 形成 一定 的 真空 度 而 能 引入 大 量 Ｅ 有效 地 降 ＧＲ 低 Ｎ 排 放 ， 动机 仍 略 被 节 流 ， 燃 比被 控 制 在 Ｏｘ 发 空
４ ５ ＧＤＩ 喷式 汽 油 机 。 Ｇ１ 型 直 它是 为顺 应 废 气 排 放 法
规 的加 严． ４ ３ 直 喷 式汽 油 机 基 础 上 改进 了喷 在 Ｇ９ 型
油 和 燃烧 混合 控 制 技 术 ， 发 动 机 的排 气 净化 水平 使 得 到 了进 一 步 提 高 ， 于 １ ９ 年 ２ 并 ９９ 月搭 载 于 ＭＲ ＤＣ 轿车 推 向市 场 。 ２ 控 制策 略 ． 三菱 ４ ３ ＧＤＩ 喷 式 汽 油 机 是 以 批量 生 产 Ｇ９ 型 直 的４ ３ Ｇ９ 型进 气 道 喷 射 汽 油 机 为 基 础 开 发而 成 的。 图 ６ 是 发 动 机 纵 、 剖 面 图 。 ６ 是 其 系 统 示 意 ５ 横 图 ６ 图 。 １ 两种 发动 机 主要 技 术 参 数 的 比较 。 表 是 三 菱 ＧＤＩ 喷 式 汽 油 机 为 了在 部 分 负 荷 时能 获 直 得 比 柴 油 机 更 好 的 燃 油 经 济 性 ， 在 高 负荷 时 又能 而 达 到 比传 统 多 点 进 气 道 喷 射 汽 油 机 更 好 的 动 力 性
范明强
汽 油 机 。 先 搭 载 于 Ｇａａ ｔ 车 和 Ｌ ｇ ｕ 首 ｌｎ轿 ｅ ｎ ｍ旅 行 车
ｌ 本刊专家委员会委员ｌ
教授级高级工程师， 曾任
上． 曾在 １ ９ 年 北 京 国 际 汽 车 、 托 车 及 工艺 装 备 ９７ 摩
展 览 会上 展 出过 。 菱 ＧＤＩ 喷 式 汽 油 机 的 问 世在 三 直 当时 引 起 了世界 汽 车 工 业界 的高 度 关 注 。 认 为 对 被
以ＧＤ （ ｓ ¨ｅＤｉ ｃ ｊｃｉｎ作 为注 册商 标 的 ｌ Ｇａ ｏ ｎ ｒ ｔｎｅ ｔ ） ” ｅ Ｉ ｏ
４ ３ ＧＤＩ 喷式 汽油 机 。 于 １ ９ 年 ８ Ｇ９ 型 直 并 ９ ６ 月开 始 批
量 生 产。 是 世 界 上 第一 款 量 产 的现 代 缸 内直 喷 式 这
火花塞周围分层混合汽 散混合汽
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 九） ／苏范强
（ 上期 ） 接 能 。 混 合 汽 形 成 和 燃 烧 过 程 组 织 方面 采 用 了如下 在
第三篇
１ 前 言 ．
主要机型介绍
的控 制 策略 （ 表 ２： 见 ）
未 来汽 油 机 技 术 的发 展 与变 革 具 有划 时代 意 义 。 开
３ ～４ 范 围 内 ． 为在 空 燃 比 超过 ３ 的 情 况 下， ０ ０ 因 ０ 燃
油经 济 性 的 改善 效 果与 空 燃 比 的 关 系并 不 明显 ， 因 此 选 择 这 样 的 空 燃 比完 全 能 够 达 到 足 够 的 节 油 效
果。
中国第 一汽 车集团 公司 无锡 研究所 发动机 研究 室主任、 湖南奔腾动力科 技有 限公司轿车 柴油 机 项 目部总 工 程师 、 锡 无 柴油 机厂高 级技术 顾问 和多所高校客座教授。
创 了汽 油机 节能 减 排 的新 篇章 。 １ ９ 年 ２ ， 菱 公 司 又 研 制 成 功 了第 二 款 ９ ８ 月 三
７ ＭａＩ Ｒ— ８ ｃＩ ＣＨＩ ・Ｏｃｏ ｒ ＮＡ ｔ ｂｅ
栏 目编 辑 ： 颖 范
ｆ＠ｍ００ ｃ ｉａｃ ｍ ｙ ｔ ｈｎ ｏ ｒ
表２ ∞ ｊ 直喷式汽油机的混合汽控 策略
低燃油耗 高 功 率 部分负荷 高负荷（ Ｏ ＞５ ％负荷 ） 压缩行程 进气行程 紧凑油束 ．燃烧室壁面导向 扩散油束 ．不湿壁均匀扩
在三 菱 ＧＤＩ 喷 式 汽 油 机 问 世 之 前 ， 期 的分 层 混 合 汽 燃 烧 大 多 采 用 紧凑
的空 间布 置 ． 即火 花 塞 跳 火 间 隙 离燃 油 锥 形 油 束 较 近 。 要依 靠 点 燃 喷 射 油 束 外 围浓 混 合 汽 的 “ 束 主 油 引导 燃烧 ”方式 。虽 然 已经 证 实 这 种 布 置 形式 能够 实 现 稳 定 的 燃 烧 ， 是 由于 存 在 难 以实 现 完 全 燃 但 烧而 Ｈ Ｃ排 放 高 、 花 塞 容 易 结 焦 、 定 燃 烧 的运 火 稳
行范 固受 到 限 制 以及 高负荷 运 行工 况 性 能 不 良等弊 病， 阻碍 了这 种混 合 汽 形 成和 燃 烧 机 理 的推 广Ｉ 曾一 度 使 得 直 喷 式 汽 油 机 的发 展 停 滞 不 前 。为此 。 菱 三
公 司 首 次 采 用 喷油 器 与 火花 塞远 距 离 布 置 型 式 （ 图 ６ ） 燃 油 喷 束 不是 紧靠 着而 是 远 离 火花 塞 。 活塞 ７． 向 顶 面 喷 射 ． 在 撞 击 到 活 塞顶 球 形 燃 烧 室 凹坑 后在 并 滚 流 的 带 动 下 再 转 向 火花 塞 ， 得 喷 油 终 了与火 花 使 点 火 之 间 的 时 间 间隔 较 长 ， 以促 进 燃 油 的 蒸 发 ， 足