缸内直喷与分层燃烧技术详解.docx

缸内直喷与分层燃烧技术
王成润
（上海理工大学,上海市200093）
摘要：本文介绍了一种现代内燃机新技术，缸内直喷与分层燃烧。介绍了这种技术的实现原理与目前国内外发展与应用现状。由于其突破了传统内燃机对空燃比的严格要求，因此在保持发动机动力性的同时很好地兼顾到了节能减排的目的，缸内直喷与分层燃烧技术在未来会有很好地前景。
关键词：缸内直喷分层燃烧节能减排
中图分类号：TK419文献标识码：A
DirectInjection(GDI)andStratifiedCombustion
WangChengrun
（universityofshanghaiforscienceandtechnology,shanghai200093,China）
Abstract:Thisarticleintroducesakindofnewtechnologyofmodernengine,directinjection(GDI)andstratifiedcombustion.Thisarticleintroducestheprincipleofthistechnologyandthedevelopmentintheworld.Becauseitbreakthoughthestrictrequestoftraditionengine,soitcankeepthedynamicandatthesametimecutemissions.Thistechnologywillhaveagoodprospect.
Keywords:gasolinedirectinjection;stratifiedcombustion;energyconservationandemissionsreduction
0引言
近些年来，随着人们生活水平的提高，社会汽车保有量也成倍增加，汽车走进寻常百姓家，在它为我们带来生活便利的同时，许多反面问题也日益凸显出来。首先，随着人们对环境保护和节约能源的关注日益增强，汽车作为能源消耗和城市排放污染的大户，它的这些问题如今得到越来越多的重视。其次，环境恶化也迫使各国政府不断制定出越来越严格的排放法规以减轻排放，改善环境。那么如何在保证不损失动力性的前提下提高燃油利用率，减少尾气排放便成为现代汽车企业普遍关注的问题。本文就现代内燃机节能减排新技术——缸内直喷与稀薄燃烧技术作简单的介绍与探讨。
1缸内直喷
1.1传统内燃机燃油喷射形式
汽车发展一百多年来，其发动机技术也随着时代不断改进。由传统的化油器式到后来的单点电喷，逐步发展到多点电喷。这些油气混合形式的改变也在很大程度上改善了发动机的性能，提高燃油利用率。在缸内直喷技术出现之前，混合气都是在气缸外部形成的，有的是在节气门处——即化油器式和单点电喷，有的是在进气歧管中形成——亦即现在最普遍采用的多点电喷。在电子控制技术不断的演进之下，引擎控制系统得以透过绵密的感知器网路，随时监控引擎运作的状况，即时调整供油量，使得新鲜空气与燃料的比例，能保持在最佳的14.7:1之下，让所提供的燃油都能达成最佳的燃烧效果，自然亦能输出最大的动力。但这样的设定，亦代表着，燃油的使用有著一定的物理极限，将无法进一步降低。面对人口越来越多、石油越来越少的状况，歧管喷射系统遇到了瓶颈，即便电脑控制的精度越来越高、喷油嘴的雾化效果越来越好、甚至将每一汽缸的喷油独立。但种种更为精密的控制，仍无法满足新时代的要求。于是一种新的燃油喷射形式便出现了，这就是缸内直喷技术。
1.2缸内直喷定义
缸内直喷式汽油机GDI（GasolineDirectInjection）是指汽油直接喷射到气缸内使之燃烧具有高精度控制燃烧过程的发动机。当燃油直接喷入到气缸内，可以自由控制燃烧室内的燃油分布，并利用直立式进气道与弯曲顶面活塞形成的空气流动，使气缸内混合气分层分布。由此获得在传统发动机中不可达到的空燃比40:1，实现超稀薄混合气稳定燃烧。
1.3缸内直喷发动机构造
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。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