高压迸发的力量 汽油缸内直喷技术详解

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1、缸内直喷技术特点    在发动机技术进步的历程中，油气混合技术一直是最为重要的技术课题之一。发动机是靠燃油与空气燃烧产生能量来运转的，只有实现燃油与进气按照精确的比例均匀混合，才能够能加有效的利用燃油燃烧产生的能量。 发动机油气混合技术的发展经历了从化油器，单点喷射到多点喷射和缸内直喷等几个重要阶段。化油器 应用真空原理将燃油在化油器中被进入的空气打散成雾，伴随空气被“吸入汽缸。由于是利用简单的机械结构控制供油量，所以，无法实现准确的按需供油。 单点喷射  以喷油嘴取代了化油器，燃油供应进入了燃油“喷射”时代，并且实现了电子控制，供油量精确度有所提高。但是，化油

2、器和单点喷射存在一个共性的缺陷，燃油雾化与进气混合的位置处于进气管距离气缸的最远端，油气混合后，要分配给各个气缸，无法实现精确的按比例并且均匀的油气混合，所以，油耗高，动力低。 多点喷射  每个气缸都由单独的喷油嘴喷射燃油。燃油喷嘴安装于进气管最靠近气缸的位置，燃油喷射与进气混合在进气门之前。多点喷射能够按照每个气缸的需求实现精确的按需供油，因此，显著降低了油耗和排放。但是，这种“缸外喷射混合”的缺点在于，进入气缸的混合气只能够通过气门的开闭来被动控制，不能完全适应发动机不同工况的需求。并且，油气混合受进气气流的影响较大，还会吸附在进气管壁和气门上形成积碳，造成

3、浪费，并影响发动机性能。 缸内直喷 燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。从燃油喷射技术发展的轨迹可以看出，燃油喷射与进气混合的位置离气缸越来越近，最终发展到在气缸内进行。由于燃油喷射雾化的形成与油气的混合就在汽缸内进行，对供油量与油气均匀混合的控制精度得以提高，并且可实现精确点火，因而，燃烧

4、更加迅速、充分，动力的爆发就会更为猛烈，动态响应更佳，功率与扭矩同时增加，燃油消耗明显降低，排放也更低。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

5、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。组成高压喷油系统的四个主要部分    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。一汽展示的动力总成上的ECM（右侧）

6、    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。通用Ecotec系列2.0直喷发动机上所用的高压油泵，制造商为

7、博世    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。瑞麒G5采用的2.0TGDI发动机同样使用博世的高压油泵    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

8、了汽缸内，工作环境和温度