汽车发动机直喷稀燃技术浅析.doc

汽车发动机直喷稀燃技术浅析
班级：11车辆工程（1）学号：1104104019姓名：张腾
摘要
汽车发动机直喷稀燃技术，采用该项技术的发动机具有高节能，高效率,低排放的优点，已成为现在车用汽油发动机一个十分重要的发展方向。本文首先介绍了汽车发动机直喷稀燃技术的简单概念及其优点和缺点。在与普通的进气道喷射发动机比较的基础上，研究了运用了直喷稀燃技术发动机简单工作原理，重点阐述了直喷稀燃技术在奥迪A8为代表FSI车型的应用情况，指出了空气供给系统和燃油供给系统，排放系统方面的主要变化，以及对这些部分的控制，并分析了该发动机对尾气的特殊净化技术，简单的介绍了国内外该技术的应用情况，直喷稀燃技术有很大的发展潜力，将得到更大发展并将取代现有的进气道式喷射技术。
引言
日益严重的环境和能源问题，使得人们在追求车用汽油机良好动力性的同时，也对汽油机的燃油经济性和排放提出愈来愈高的要求。为此，近年来世界各国研究、开发了许多发动机新技术。其中汽油机缸内直喷稀燃技术无论在节能方面还是在降低排放方面效果均十分明显,已成为车用汽油机一个十分重要的发展方向。

一、汽车发动机直喷稀燃技术及其工作原理
1、汽车发动机直喷稀燃技术的概念
FSI是FuelStratifiedInjection的缩写。意指燃油分层喷射，是直喷式汽油发动机领域的一项创新的革命性技术[1]。FSI技术是指改变传统的汽油机通过从进气管中将燃油与空气混合的燃油供给系统的供油方式，而采用像柴油机一样的，通过喷油器直接将汽油往气缸内喷射的供油方式[2]。分层燃烧的真正目的是可以实现较稀混合气的点燃，而设计缸内直喷的主要目的则是为了实现稀薄燃烧，缸内直喷技术伴随着稀燃技术是相辅相成、密不可分的。而发动机的稀薄燃烧技术就是为了让气缸内的混合气更加充分的燃烧，使尽可能多的热能转变为机械能，提高热效率，达到减低油耗和排放的目的。
2、汽车发动机直喷稀燃技术的关键
为了实现稀薄燃烧，技术上必须做到：（1）高能点火，高能点火有利于火核形成，燃烧速度增快，稀燃极限大，稀燃发动机采用特殊的火花塞设计以达到上述目的。（2）最优点火提前角控制，易于实现分层燃烧（3）喷射的最佳时刻与时间的控制，使得本来不易点燃的稀薄混合气在气缸以点带面点火方式迅速波及开来（4）提高了压缩比，需采用紧凑型燃烧室设计，火焰传播距离缩短（5）组织空气运动，通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度，实现分层[4]。
3、汽车发动机直喷稀燃技术的工作原理
采用直喷稀燃技术的发动机是利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的喷油器。在进气道中产生可变涡流，使得进气流以最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使较浓的气体聚集于火花塞的周围，正常情况下，如此稀薄的气体时不可能被点燃的，故采用以中间点火带动周围点火的使整个气缸燃烧的方式，浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层[3]，使其点燃做功。
二、汽车发动机直喷稀燃技术特点
1、汽车发动机直喷稀燃技术的优点
采用燃油直喷稀燃技术的发动机,发动机能够在火花塞点火之前把汽油以较高的压力直接喷射到燃烧室，同时在ECU的精确控制下，使混合气体能够实现分层燃烧。这种技术可以让靠近火花塞周围的混合气相对较浓，远离火花塞周围的混合气相对较稀，从而更有效的实现“稀薄”点火和分层燃烧。并且由于不用加热进气就可以使汽油得到充分挥发而提高了进气充量,减小了进气气阻。采用缸内直喷技术的汽油机的过量空气系数可以调节稀薄的状态，从而能够将内燃机的热效率提高20％[3]。而不会对发动机性能造成负面的影响。采用直喷技术后，燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用，另外比原有的进气道式汽油发动机获得了更多的进气量，使缸内气体燃烧的更为彻底，减少了大量由于燃烧不充分形成的有害气体，从而保护了环境。
2、汽车发动机直喷稀燃技术的缺点
FSI同时也要面临PFI（PortFuelInjection的缩写，意指进气口燃油喷射）所没有的困难。如在要求的工作范围内如何对分层燃烧进行有效的控制；确定怎样的喷油控制策略来保证较好的负荷切换，以适应于FSI发动机的喷油器设计，解决小负荷时HC排放过高，大负荷时NOX排放过高并有碳烟形成，及由于汽油自润滑性差导致的燃油喷射系统和缸壁磨损等，这些是FSI开发中常遇到的困难。此外，原有的三效催化转化器不适用于FSI，需要开发专用的稀燃NOX催化转化器[5]。
三、应用情况分析
1、国内汽车发动机直喷稀燃技术的应用情况
国内版本的稀燃发动机，并没有像国外发展的那样成熟，实现发动机的稀薄燃烧具有很高的技术难度。比如，油泵、油嘴、活塞等，在这些方面没有过硬的技术，稀薄