发动机缸内直喷原理解析

1、发动机缸内直喷原理解析随着对能源和环保的要求日趋严格， 发动机也要不断升级进化， 才能满足人们的需求。如时下的“缸内直喷 分层燃烧”、“可变排量”等名词相信大家并不陌生， 到底它们的工作原理是怎样的？下面我们一起来了解一下吧。 活塞、曲轴是最“累”的？发动一运转，活塞的 “头上”就要顶着高温高压，不停地做高速上下运动，工作环境非常严苛。可以说活塞是 发动机“心脏”，因此活塞的材质制作精度都有着很高的要求。而被活塞踩在“脚下”的曲轴也不好受，要不停地做高速旋转运动。曲轴每分钟要旋转数千次，肩负着带动机 油泵、发电机、空调压缩机、凸轮轴等机构的艰巨任务，是发动机动力的中转轴，因此它也比较 “壮”。

2、 直线运动如何变旋转运动？ 我们都知道，气缸内活塞做的是上下的直线运动， 但要输出驱动车轮前进的旋转力， 是怎样把直线运动转化 为旋转运动的呢？其实这个与曲轴的结构有很大关系。 曲轴的连杆轴与主轴是不在同一直线上的， 而是对立布置 的。这个运动原理其实跟我们踩自行车非常相似， 我们两个脚相当于相邻的两个活塞， 脚踏板相当于连杆轴， 而 中间的大飞轮就是曲轴的主轴。我们左脚向下用力蹬时（活塞做功或吸气向下做运动） ，右脚会被提上来（另一 活塞压缩或排气做向上运动） 。这样周而复始，就有直线运动转化为旋转运动了。 发动机飞轮为什么这么大？ 都知道活塞的四个行程中，只有一次是做功的，进气、压缩、排气

3、三个行程都需要一定的力量支持才能顺利 进行，而飞轮在这个过程中就帮了很大的忙。飞轮之所以做得比较大， 主要是为了存储发动机的运动能量， 这样才能保证曲轴平稳的运转。 其实这个原理 跟我们小时候的陀螺玩具差不多，我们用力旋转后，它能保持相当长时间的转动。 发动机的排量、压缩比 活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量； 发动机所有气缸排量之和称为发动机排量， 通常用升（L）来表示。如我们平时看到的汽车排量，1.6L、2.0L、2.4L等等。其实气缸的容积是个圆柱体，不太可能正好是整升数的，如 1998mL、2397mL 等数字，可以近似标示为 2.0L、2.4L。压缩比，即发动机混合

4、气体被压缩的程度，气缸总容积与压缩后的气缸容积（即燃烧室容积）之比来表示。 为什么要对气缸的混合气体压缩呢？这样可以让混合气体更容易、更快速的完全燃烧，从而提高发动机的性能和效率。 什么是可变排量？如何改变排量的？ 通常为了获得大的动力，需要把发动机的排量增大，如8 缸、12 缸发动机动力就非常强劲。但付出的代价就是油耗增加。尤其是在怠速等工况不需要大动力输出时， 燃油就白白浪费掉了， 而可变排量就可以很好地解决 矛盾。可变排量，顾名思义就是发动机的排量并不是固定的（也就是说参加工作的气缸数量是发生变化的） ，而是 可以根据工况需要而发生改变。 那发动机怎么来实现排量的改变的？简单的说， 就是

5、通过控制进气门和油路来开 启或关闭某个气缸的工作。比如一台 6缸可变排量发动机，可以根据实际工况需要，实现3缸、4缸、 6缸三种工作模式，以降低油耗，提高燃油的经济性。如大众 TSI EA211 发动机采用了可变排量 （气缸关闭）技术，主要是通过电磁控制器和安装在凸轮轴上的螺 旋沟槽套筒来实现气门的关闭与开启。 什么是缸内直喷？有什么优势？ 我们知道，传统的发动机是在进气歧管中喷油再与空气形成混合气体， 最后才进入到气缸内的。 在此过程中， 因为喷油嘴里燃烧室还有一定距离， 微小的油粒会吸附在管道壁上， 而且汽油与空气的混合受进气气流和气门关 闭影响较大。而缸内直喷是直接将燃油喷射在缸内，在气

6、缸内直接与空气混合。 ECU 可以根据吸入的空气量精确地控制 燃油和喷射量和喷射时间， 高压的燃油喷射系统可以是使油气的雾化和混合效率更加优异， 使符合理论空燃比的 混合气体燃烧更加充分，从而降低油耗，提高发动机的动力性能。这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含大众（含奥迪） 、宝马、梅赛德斯 -奔驰、通用等 车系上。 什么是均质燃烧？分层燃烧？所谓“均质燃烧”可以理解为普通的燃烧方式， 即燃料和空气混合形成一定浓度的可燃混合气， 整个燃烧室内 混合气的空燃比是相同的，经火花塞点燃燃烧。由于混合气形成时间较长，燃料和空气可以得到充分的混合，燃 烧更均匀，从而获得较大的输出功率。而

7、分层燃烧，整个燃烧室内的混合气的空燃比是不同的， 火花塞附近的混合气浓度要比其他地方的要高， 这 样在火花塞周围的混合气他可以迅速燃烧，从而带动较远处较稀的混合气体的燃烧，这种燃烧方式称为 “分层燃 烧”。均质燃烧的目的是在高速行驶、加速时获得大功率；分层燃烧是为了在低转速、低负荷时节省燃油。 如何是实现分层燃烧？如 TSI 发动机是怎样实现分层燃烧的？首先，发动机在进气行程活塞移至下止点时， ECU 控制喷油嘴进行 一次小量的喷油，使气缸内形成稀薄混合气。在活塞压缩行程末端时再进行第二次喷油， 这样在火花塞附近形成混合气相对浓度较高的区域 （利用活塞顶 的特殊结构） ，然后利用这部分较浓的混合气引