引入汽油機缸內直噴初衷是為了解決增壓發動機爆震問題嗎?豐田一些自吸氣發動機使用直噴,壓縮比有明顯提公升

時間 2021-05-31 16:50:35

1樓:徐敏

直噴的引入通過汽油蒸發吸熱降低了氣缸內的溫度,可以減輕爆震,這也是增壓機使用直噴的一大原因,但這並非汽油直噴存在的主要原因。進氣道噴射的主要原因是為了精確控制當量比,解決排放問題,但進氣道噴射在氣門處形成了油膜,穩態工況下油膜處於動態平衡,也就是蒸發和形成速率是一樣的,沒有問題,但瞬態工況下油膜動態平衡被打破,就不能保證當量比是1了,直噴沒這個問題,但這也不是汽油直噴存在的主要原因。

當初汽油直噴誕生的主要目的是為了實現汽油分層稀燃。分層稀燃取消了節氣門,大大提高了熱效率,而氣道噴射只能形成均質混合氣,直噴就成了唯一的選擇在配合上渦輪,效果槓槓的。這麼好的技術當然得用啦,最早引入國內的直噴增壓機就是這樣的,可惜都讓國內的汽油給毀了,沒辦法,只能把三元再裝回去,走當量比均質的老路,目前依然如此,所以國內的直噴意義就沒有那麼大了。

因此在國內帶T的不一定是直噴的,直噴的不一定是帶T的,因為直噴本就不是為T而生的。

2樓:

在進氣道噴射汽油機上,隨著空燃比的進一步提高,單靠分層充分燃燒已經不能保證穩定著火,因為濃混合氣區域難以長時間維持。為了進一步提高稀燃程度,缸內直噴式汽油機也就是GDI應運而生。96年三菱推出世界上第一款分層稀燃缸內直噴汽油機產品,命名為GDI,後來GDI逐漸成為乙個技術概念。

這種分層稀燃GDI可以使稀燃界限擴大至α=40以上,比傳統PFI汽油機節油20%-30%。

GDI中燃料直噴噴入燃燒室,噴油時刻控制靈活,可以實現均質當量比和分層稀燃兩種混合氣形成方式。在進氣衝程中噴油,噴霧油滴在缸內經理進氣和壓縮兩個衝程,點火時燃燒室內可以形成相對均勻的混合氣;而在壓縮衝程中噴油,噴油到點火的時間短,同時缸內氣體壓力高,噴霧油滴的擴散和蒸發被限制在缸內區域性區域,點火時燃燒室內可以形成火花塞附近濃而周圍稀的分層混合氣。

1.由於燃油在缸內氣化產生的冷卻效果,高負荷的爆燃傾向降低,壓縮比可以提高(一般可由10提高到12),由此可使燃油消耗率改善2%-5%。同時,氣化冷卻作用以及進氣只有新鮮空氣可以提高充量係數,使得最大轉矩可以提高5%左右。

2.採用稀薄混合氣燃燒,氣體的絕熱指數增大(大約由1.3增大到1.4),可使理論迴圈的熱效率提高2%-5%。

3.部分符合取消節氣門截流,可減小幫浦氣損失15%。

4.稀薄燃燒可降低燃燒溫度,尤其是周邊區域和燃燒室壁面附近的混合氣燃燒溫度較低,使壁面傳熱損失減小,這也是油耗降低的重要原因。

5.採用分層混合氣和提高壓縮比可以使燃燒放熱速率提高,燃油消耗率改善2%-3%,而怠速改善10%以上。

6.GDI汽油機沒有燃料在進氣道附壁現象,因而不存在混合氣濃度變化時的響應滯後,使得加減速過程的控制更靈敏,冷啟動過程的HC排放容易控制。

鑑於採用分層混合氣稀薄燃燒方式難以解決排放問題,2023年以後採用化學計量比以及均質混合氣(均質當量比)工作模式的GDI發動機逐漸成為主流。均質當量比GDI發動機所有工況下均採用進氣衝程早噴的混合方式,以形成均質混合氣,並保持在化學計量比條件下工作,以適應三元催化的要求。由於燃燒直噴霧化吸熱使得缸內溫度降低,充氣係數可提高2%-3%,因而同上述分層稀燃GDI一樣,動力性有所提高;爆燃傾向的降低可以使壓縮比提高1到2個單位,從而可獲得5%-10%的燃油經濟性改善。

同時,由於避開了稀燃催化劑和分層混合器控制等難題,從而可以像普通PFI汽油機一樣滿足嚴格的排放法規,提高了產業化的可行性。

例如豐田05年開發的3GR-FSE,通用08年推出的GDI發動機,大眾05年推出TSI發動機都是採用均質當量比燃燒模式。結合增壓和VVT等技術,能夠兼顧降低油耗和滿足排放法規兩個目標,但節油效果不如GDI明顯,仍需進一步改進提高。

很多人往往將GDI與稀燃混為一談,或者認為不進行稀燃也就失去了GDI的意義。實際上,與GDI的大幅度節油效果相比,GDI最重要的作用是提供了乙個靈活多變的噴油方式,能夠更加自由的控制汽油機混合器的行程和燃燒過程。GDI既可以實現均質燃燒,也可以實現分層或其他多種形態的燃燒。

減少爆震的方法:減小點火提前角、降低壓縮比、優化燃燒室設計、提高燃料抗爆性等。再就是電控技術,比如爆燃感測器。還有就是可變壓縮比了。

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