缸内直喷式汽油机工作
3、故又称:“超越柴 油机的低油耗、低污 染、高功率”汽油机, 虽压缩比较高 (12~13:1),但不 易爆燃,并对汽油质 量的好坏要求不高, 这一特点是传统汽油 机所不及的优势。
4、随着汽车保有量和排放污染物的骤增,能源危机和 社会公害己成为现实,随着社会环保法规要求的提升, 缸内直喷式汽油机将成为今后普及推广的方向。
5、高压旋流式喷油器—由ECU直接用脉冲电流的宽度, 控制喷油量的多少,利用特殊的喷孔形状,向气缸内喷 出旋转的雾状燃油,与挤压涡流快速的混合,以便点火 燃烧。它没有进气管沉积油膜的缺点,又因喷油压力较 高,喷油器的自洁功能高,不易产生脏堵故障。
6、特别指出:喷油器是属于瞬时高电压和大电流“峰值 保持型”驱动方式(用100~110V和17~20A打开;又用 限流电阻以3~5A的电流,保持开启状态)。又称为,强 劲、高频、量化控制方式。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。 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。
六、三菱车系4G6—GDI发动机故障代码表:
1、三菱系列电#—4#孔,SW—ON,故障灯即闪显ECU 代码。 2、消码—拆下保险合中ECI保险丝20秒。
• 大众集团旗下各大汽车品牌现在均采用了FSI发动 机,在国内的合资品牌上,奥迪的A4和A6、大众 的迈腾、高尔夫、斯柯达的明锐也都采用了具备 FSI燃油缸内直喷技术的发动机。 • 在大众集团的品牌优势和前期的宣传推广的影响 下,人们都会认为燃油缸内直喷技术是大众最先 发明的。 • 其实不然,最早使用这一技术的并非大众的FSI发 动机,而是日本三菱的GDI发动机。作为现在主 流的两大燃油直喷技术的代表,FSI发动机和GDI 发动机在国内的命运却是截然不同。
2、直立式进气管—产生下降大进气流,直接流 入气缸,流速快,可达40~50m/s,充气效果好。与
传统的横向进气管相比,它的进气涡流方向是相反旋 转,喷油后能在火花塞处形成浓油雾区。
3、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,进行分层燃烧。
应该说明:三菱车系GDI发动机的结构特 点,除上述内容外,尚有如下特点:
(1)多采用卡门涡流式空气流量计,对进入的空气 量计量检测。 (2)采用电机驱动的智能型节气门体,装有双电位 器的加速踏板传感器(APS-1和2)和双电位器节气 门位置传感器(TPS-1和2),提高了综合控制功能, 简化了各控制系统的结构。 (3)采用了VTEC电控可变配气相位与升程的配气机 构,使汽车的动力性、经济性、净化性得到大幅度的 提高。 (4)其他控制系统与传统的电控喷油系统,包括各 种传感器,无大的结构差异,极易使汽油机结构快速 转型更新(缸盖、活塞、进气管),推广普及使用。
2、高压旋转油雾的产生—高压旋转式喷油器,在压缩冲 程的后期(此时,缸内压力为0.6~1.5Mpa),以5Mpa 的高压喷射出旋转的油雾,卷入“滚动涡流”中,迅速吸 热汽化,以层状混合状态,被卷到火花塞附近。此时,火 花塞附近为“高浓度”混合气,极易点燃,缸内的燃气呈 “稀包浓”状态(O2分子包围HC分子) ,在旋转中逐层 的剥离,并从内向外稳定地、彻底的分层燃烧。
7、高压缩比和高速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,输出的功率和输出扭矩提高了10%。
8、因为采用超稀薄混合气分层燃烧,使有害的NOx生成 量加大,故来采用“存储式两级三元催化器”净化方式, 使尾气在催化器中有较长的滞留时间(2s),从而使尾 气中的CO、HC、NOx成分转化还原为CO2、H20、N2无
二、缸内直喷式汽油机的主要结构:
缸内直喷式汽油机,是在传统的电控喷射系统的基础 上,改进研发的。在其他结构方面无过多的变化,只 是在可燃混合气的形成方法上和燃烧过程方面发生了 概念性的变革。为此,仅就三菱车系GDI系统的主要 结构介绍如下:
1、轨道压力传感器为ECU提供轨道压力的高低, 当压力达5Mpa时,ECU指令仃供电磁阀动作,推 开高压油泵的进油阀,使高压油泵仃止吸油而仃 供。此时,低压油泵也同步仃止供油,维持规定 的油压。
4、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,为分层燃烧 方式。
5、大负荷工况时的喷油特点: 为了获得大负荷时的功率值(包括其他工况),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”;此时,还可利用燃油的汽化 热,来降低进气温度,提高充气效率。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,脉冲宽度各不相同。 “两次喷射”的功能,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。
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6、高压缩比的实现—汽油机高功率的输出:
一是,加大进气量; 二是,提高压缩比; 三是,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。 (2)直接喷入气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热,可降低气 体温度和增大空气密度的目的,因而不易产生“爆燃”
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。
三、缸内直喷式汽油机的工作原理:
1、气缸内涡流的运动—在进气过程中,通过“直立 式进气管”,在气缸吸力的作用下,产生强大的下降 气流,使充气效率得到提高。又在“顶面弯曲活塞” 的作用下,形成比传统汽油机更强大的“滚动涡流”。 这个滚动涡流,将压缩后期喷射出的旋转油雾,带到 燃烧室中央的火花塞附近,及时点火燃烧,这是一种 革新手段。
我国上海大众和一 汽大众已引进生产 了“斯克达-明锐” (SKODA-Octavia1.8T-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。
缸内直喷式汽油机,简称:GDI系统 (Gasoline Direct Injection);又因为燃油 是分层燃烧,又称:FSI系统(Fuel Stratified Injection)。 传统式的电喷汽油机,是将汽油 喷射在进气门外侧的进气歧管中,在进气过程 和压缩过程中,利用时间和空间的混合方式, 完成可燃混合气的形成,再点火燃烧作功。
四、三菱车系的两种汽油 机型的速度特性比较—
汽油机的速度特性,是在一定的 节气门开度下,功率Pe、扭矩 Me、油耗ge等参数,随转速变 化的规律,它是衡量汽油机动力 性、经济性好坏的重要指标。 注—扭矩曲线呈二次弯曲状, 是可变配气相位机构投入工作造 成的结果。
五、三菱车系的两种汽油机型主要结构 差异比较:
“稀包浓”的超稀薄的混合气,空燃比A/F可达30~40: 1,与传统的汽油机相比,节油率可达40%,可使排 气中的CO、HC、NOx等有害物质大幅度降低。它与 气缸壁间形成了绝热层,提高了热效率,使功率提高, 油耗降低。
3、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。
2、它抛弃了传统的利用空间和时间的混合方式,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。
缸内直喷式汽油机(GDI ) 工作原理
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随着近些年油价的不断飙升,汽车日常使用 中的油耗问题也愈发突出,对于家用经济型轿车 来说更是如此,各大汽车生产厂也是在油耗上大 做文章。
• 现在,以丰田、本田、日产为主的日系车在油耗 表现上更是让欧美的各大汽车生产厂自愧不如。 为了回应日系车的强大攻势,欧美的各汽车厂商 也纷纷深挖自己的发动机的潜能,采用新技术最 大限度的为车主节省在燃油上的支出。
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• 在这一方面,德国 大众率先做出了表 率,大众公司对自 己旗下的新车型所 配用的发动机开始 采用FSI燃油缸内 直喷技术,保时捷、 奥迪、大众、斯柯 达的新车均采用了 这一技术。
大众研发燃油缸内直喷技术意义
• 实际上,汽油缸内直喷技术源于柴油发动机的喷油技术, 为了能使汽油发动机能像柴油发动机那样具备较高的燃烧 效率,使燃油燃烧更充分,从而达到尽可能的节省燃油的 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。 • 所谓稀薄燃烧就是让发动机运转时的空燃比低于理论空燃 比,采用较少的燃油量,使燃油充分燃烧,并将废气中的 可燃气体也进行燃烧,将其转化为热能,降低尾气中有毒 气体的排放,提高发动机的燃烧效率,达到节省燃油的目 的。大众集团为了使其发动机做到稀薄燃烧,实现分层燃 烧的技术要求,达到节省燃油降低有害气排放的目的,因 此采用了燃油缸内直喷技术。
害气体,并加装温度传感器监控。
再者,在中小负荷工况,使EGR系统投入工作,并采 用较大的EGR率(传统式电喷系统为5%~15%,而 GDI系统为20%),并采用专门的双级存储式的三元 催化器TWC,进行废气净化处理。