汽车缸内直喷技术详解Word文件下载.docx
《汽车缸内直喷技术详解Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《汽车缸内直喷技术详解Word文件下载.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![汽车缸内直喷技术详解Word文件下载.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/24/109d9bb9-7a00-4c70-98d5-84afcc8565e8/109d9bb9-7a00-4c70-98d5-84afcc8565e81.gif)
在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后,油气混合技术终于进入了直喷时代,越来越多的车型开始采用直喷发动机,那么直喷发动机的技术关键点都有哪些呢?
下面就为大家逐一解析。
高压喷油系统
高压喷油系统可以说是直喷发动机最关键的系统,与以前油气在进气歧管内混合,然后被负压吸入发动机不同,直喷发动机是用高压喷油嘴将燃油喷入汽缸,由于汽缸内压力已经很大,因此需要喷油系统具备更大的压力。
高压喷油系统主要可以分为发动机控制模块(ECM)、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分,其中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;
而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。
ECM(或称ECU)不仅是直喷发动机的关键部分,也是所有技术较新的内燃机的重要组成部分,这个部分涉及到芯片、执行器、软件等多个环节,其中任何一个环节缺失都无法实现量产装车。
目前ECM技术还是为国外企业所把持,在技术上已经比较成熟。
部分自主品牌虽然也初步具备了ECM的制造能力,但是在软件的匹配、执行器的可靠性等环节还有不少问题尚待解决,不过就跟变速器技术一样,这样的关键技术一旦取得突破,自主品牌厂商将受益匪浅。
高压油泵则是燃油加压的关键环节,在低压油泵将燃油送到高压油泵之后,高压油泵可以将汽油加压到十余兆帕的压力(这是普通汽油泵压力的三四十倍),并将其送入油轨。
高压油泵通常是由凸轮轴带动,内部则有双头或者三头凸轮加压(如福特ECOBOOST系列发动机的“9号凸轮”)。
在高压油泵上还集成了电子油轨压力调节器(FRP),它是一个由ECM控制的电磁阀,ECM以脉冲宽度调制的方式控制油压调节器,油压调节器控制着高压燃油泵的进口阀,从而控制燃油压力,当驱动线路失效时,高压油泵进入低压模式,发动机仍可应急运行。
高压油泵和油轨这样的部件对工作环境和制造精度要求很高,一些传统的柴油高压设备制造商如博世在这方面具有丰富的经验,因此即便是通用的直喷发动机,其高压油泵也是由博世提供,而作为自主品牌推向市场的第一款直喷汽油机,瑞麒G5上的2.0TGDI发动机同样使用了博世的高压油泵。
经过油泵加压之后,汽油进入高压油轨,在高压油轨稳定压力后,由于油轨和燃烧室之间存在压力差,高压油泵动作之后汽油即喷入汽缸内。
喷嘴内部还有电磁阀,可以实现对喷油量和时机的控制,其控制精度要求很高,同时由于喷嘴的位置从进气歧管移到了汽缸内,工作环境和温度都发生了很大变化,对其可靠性的要求也大大提高。
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
其他发动机部件设计
除开喷油系统之外,其他发动机部件也要为直喷做出相应的设计,才能确保发动机的高效,尤其是活塞顶部的设计非常关键。
按照可燃混合气形成的控制方式,缸内直喷方式又可分为油束控制燃烧、壁面控制燃烧和气流控制燃烧三类。
在油束控制燃烧系统中,喷油器安置在燃烧室中央,火花塞安置在喷油器附近,油束控制对空气的利用率依靠油束的贯穿深度保证,而后者则受喷油器的喷油压力控制。
这种方式可以在低负荷的分层燃烧实现良好的燃油经济性,而当发动机处于中高负荷工况时,ECM调节高压油泵压力,使油束贯穿深度增大,从而实现均质加浓燃烧。
在壁面控制燃烧系统中,喷油器和火花塞相隔较远,喷油器把燃油喷入活塞凹坑中,然后依靠进气流的惯性将油气混合送往火花塞。
为了避免喷油器的温度过高,一般安置在进气门侧,活塞凹坑开口对向进气门侧,油气混合后直接流向火花塞。
这种类型形成混合气的时间较长,易于形成较大区域的可燃混合气。
在气流控制燃烧系统中,利用轮廓特殊的活塞表面形状形成的缸内气流和油束相互作用。
此种系统不是把油雾朝活塞的凹坑喷射,而是朝火花塞喷,特殊形状的进气道与喷油器呈一定的夹角,给混合气在汽缸内一定的回旋力,汽缸内形成的气流使油气不是直接喷向火花塞,而是在汽缸内形成涡流围绕火花塞旋转。
这样就使大部分工况都能实行恰当的混合气充量分层和均质化。
由于直喷发动机的工作温度更高,因此对缸体强度和冷却系的要求也更高一些。
在保证强度的前提下,更多的新型直喷发动机采用了散热更好的铝合金缸体,同时还采用了强化的冷却系统,保证发动机更高的热效率。
虽然直喷汽油机的优势明显,但是它也受到制造技术和油品质量的限制,因此短期内得到普及还不现实,不过凭借更为高效、经济的特点,它依然是未来内燃机技术的发展趋势,我们也有望见到更多性能出色、燃油经济性高的直喷发动机面世。