缸内直喷式汽油发

1、缸内直喷式汽油发动机缸内直喷式汽油发动机（GDIGDI）缸内直喷式汽油机缸内直喷式汽油机（Gasoline Direct Gasoline Direct InjectionInjection） 简称：简称：GDIGDI系统；又因为燃油是分层系统；又因为燃油是分层燃烧（燃烧（Fuel Stratified Fuel Stratified InjectionInjection） 故又称：故又称：FSIFSI系统。系统。小知识小知识 分层燃烧分层燃烧把燃烧室设计成特殊的形状，使进入燃烧室的燃气混合气形成涡流，并且使火花塞周围混合气浓一些，离火花塞较远的地方则要稀一些，这样有利于在火花塞周围混合气迅速

2、燃烧，并且带动较远处较稀混合气的燃烧。这种燃烧就叫做 “分层燃烧”。http:/ 一、缸内直喷式汽油机的基本结构一、缸内直喷式汽油机的基本结构 缸内直喷式汽油机，是在传统的电控喷射系统缸内直喷式汽油机，是在传统的电控喷射系统的基础上，改进研发的。在其他结构方面无过的基础上，改进研发的。在其他结构方面无过多的变化，只是在可燃混合气的形成方法上，多的变化，只是在可燃混合气的形成方法上，和燃烧过程方面发生了概念性的变革。仅就和燃烧过程方面发生了概念性的变革。仅就GDIGDI系统的主要结构介绍。系统的主要结构介绍。元件名称？元件名称？1 1、直立式进气管、直立式进气管产生下降大进气流，直接流入气缸，流

3、速快，可产生下降大进气流，直接流入气缸，流速快，可达达404050m/s50m/s，充气效果好。与传统的横向进气管，充气效果好。与传统的横向进气管相比，它的进气涡流方向是相反旋转，喷油后能相比，它的进气涡流方向是相反旋转，喷油后能在火花塞处形成浓油雾区，极易点火燃烧，起动在火花塞处形成浓油雾区，极易点火燃烧，起动性能好，能实现分层燃烧。性能好，能实现分层燃烧。2 2、顶面弯曲活塞、顶面弯曲活塞引导空气产生进气涡流和挤压高引导空气产生进气涡流和挤压高速旋转涡流，以便形成理想地分层燃烧的可燃混合速旋转涡流，以便形成理想地分层燃烧的可燃混合气。旋转涡流为气。旋转涡流为“正向涡流正向涡流”，与传统的，

4、与传统的“逆向涡逆向涡流流”方向相反，有利于混合气按浓稀方式层状分布，方向相反，有利于混合气按浓稀方式层状分布，进行分层燃烧。进行分层燃烧。 http:/ 3、采用两级串联式供油泵、采用两级串联式供油泵低压供油泵为电动涡低压供油泵为电动涡轮式，油压为轮式，油压为0.35Mpa0.35Mpa；高压供油泵为往复柱塞式，；高压供油泵为往复柱塞式，由凸轮轴驱动，使燃油轨道的油压不断堆积，产生由凸轮轴驱动，使燃油轨道的油压不断堆积，产生5 55.5Mpa5.5Mpa的喷射油压，经喷油器高速喷入气缸，的喷射油压，经喷油器高速喷入气缸，提高了雾化质量，形成旋转的燃气涡流。提高了雾化质量，形成旋转的燃气涡流。

5、三角形凸轮驱动油泵柱塞吸油和压油，能快速三角形凸轮驱动油泵柱塞吸油和压油，能快速平稳的建立起油压，当轨道压力达规定值平稳的建立起油压，当轨道压力达规定值（5Mpa5Mpa）后，压力传感器信号通过）后，压力传感器信号通过ECUECU使仃供电使仃供电磁阀断电磁阀断电OFFOFF，弹簧将进油阀顶开，高压供油泵，弹簧将进油阀顶开，高压供油泵即短暂仃止供油。即短暂仃止供油。4 4、轨道压力传感器、轨道压力传感器是压敏电阻制成的桥式电路传感器，是压敏电阻制成的桥式电路传感器，原理与传统的进气管压力传感器原理与传统的进气管压力传感器MapMap类同。为类同。为ECUECU提供轨道提供轨道内燃油压力的高低，当

6、压力达内燃油压力的高低，当压力达5Mpa5Mpa时，时，ECUECU指令仃供电磁阀指令仃供电磁阀断电断电OFFOFF，其弹簧推开高压油泵的进油阀，使高压油泵仃止，其弹簧推开高压油泵的进油阀，使高压油泵仃止吸油。此时，低压油泵也同步仃止供油，维持规定的油压。吸油。此时，低压油泵也同步仃止供油，维持规定的油压。5 5、高压旋流式喷油器、高压旋流式喷油器由由ECUECU直接用脉冲电流控直接用脉冲电流控制其开闭，喷油量的多制其开闭，喷油量的多少由脉冲宽度控制；用少由脉冲宽度控制；用特殊的喷孔形状，向气特殊的喷孔形状，向气缸内喷出旋转的雾状燃缸内喷出旋转的雾状燃油，与挤压涡流快速的油，与挤压涡流快速的混

7、合，以便点火燃烧。混合，以便点火燃烧。它没有进气管沉积油膜它没有进气管沉积油膜的缺点，又因喷油压力的缺点，又因喷油压力较高，喷油器的自洁功较高，喷油器的自洁功能高，不易产生脏堵故能高，不易产生脏堵故障。障。做直喷发动机喷油器工作原理课件做直喷发动机喷油器工作原理课件6 6、喷油器是属于瞬时高电压和大电流、喷油器是属于瞬时高电压和大电流“峰峰值保持型值保持型”驱动方式（用驱动方式（用100100110V110V和和171720A20A打开；又用限流电阻以打开；又用限流电阻以3 35A5A的电流，的电流，保持开启状态），又称，强劲、高频、量保持开启状态），又称，强劲、高频、量化控制方式。化控制方式

8、。小知识逆变用晶闸管电路把直流电转变成交流电这种对应于整流的逆向过程,定义为逆变。逆变电路把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。例如：应用晶闸管的电力机车，当下坡时使直流电动机作为发电机制动运行，机车的位能转变成电能，反送到交流电网中去。无效喷射时间无效喷射时间因为电磁线圈有一定的阻抗，故开因为电磁线圈有一定的阻抗，故开启时间较启时间较TrTr管导通时间迟后，该时间无燃油喷出，管导通时间迟后，该时间无燃油喷出，故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度不吻合。故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度不吻合。喷油器小型化，可缩短喷油器小型化，可缩短“无效喷射时间无效喷射时间”，开启速，开启速度快，响应性好，计量准确

9、。度快，响应性好，计量准确。 三、三、缸内直喷式汽油机特点缸内直喷式汽油机特点1 1、气缸内的涡流运动、气缸内的涡流运动在进气过程中，通过在进气过程中，通过“直立直立式进气管式进气管”，在气缸吸力的作用下，产生强大的下降，在气缸吸力的作用下，产生强大的下降气流，使充气效率得到提高。又在气流，使充气效率得到提高。又在“顶面弯曲活塞顶面弯曲活塞”的作用下，形成比传统汽油机更强大的的作用下，形成比传统汽油机更强大的“滚动涡流滚动涡流”，将压缩后期喷射出的旋转油雾带到燃烧室中央的火花将压缩后期喷射出的旋转油雾带到燃烧室中央的火花塞附近，及时点火燃烧，这是一种革新手段。塞附近，及时点火燃烧，这是一种革新

10、手段。2 2、高压旋转油雾的产生、高压旋转油雾的产生高压旋转式喷油器，在压缩高压旋转式喷油器，在压缩冲程的后期（缸内压力为冲程的后期（缸内压力为Mpa1.5Mpa），以），以5Mpa5Mpa的高的高压喷射出旋转的油雾，卷入压喷射出旋转的油雾，卷入“滚动涡流滚动涡流”中，迅速吸热中，迅速吸热汽化，以分层混合状态卷到火花塞附近。火花塞附近为汽化，以分层混合状态卷到火花塞附近。火花塞附近为“高浓度高浓度”混合气，极易点燃。缸内的燃气呈混合气，极易点燃。缸内的燃气呈“稀包浓稀包浓”状态（状态（O O2 2分子包围分子包围HCHC分子）分子） ，它与气缸壁间形成了绝，它与气缸壁间形成了

11、绝热层，提高了热效率，使功率提高，油耗降低。热层，提高了热效率，使功率提高，油耗降低。3 3、高速燃烧涡流的产生、高速燃烧涡流的产生“稀包浓稀包浓”的强燃烧涡流，的强燃烧涡流，因未燃物和己燃物温度、密度和离心力的差异，在旋因未燃物和己燃物温度、密度和离心力的差异，在旋转中逐层换位和剥离（未燃物温度低、密度大、离心转中逐层换位和剥离（未燃物温度低、密度大、离心力大，向外移动；己燃物温度高、密度小、离心力小，力大，向外移动；己燃物温度高、密度小、离心力小，向内移动），并从内向外稳定地、彻底的分层燃烧向内移动），并从内向外稳定地、彻底的分层燃烧。“稀包浓稀包浓”状态的燃气涡流，与气缸壁间产生绝热层，

12、状态的燃气涡流，与气缸壁间产生绝热层，从而提高了热效率。从而提高了热效率。因高压缩比和高速强涡流及涡流分层高效率燃烧的结因高压缩比和高速强涡流及涡流分层高效率燃烧的结果，即：进气涡流、压缩涡流、燃烧涡流的综合效果，果，即：进气涡流、压缩涡流、燃烧涡流的综合效果，与传统的电喷汽油机相比，输出的功率与传统的电喷汽油机相比，输出的功率PePe和输出扭矩和输出扭矩MeMe提高了提高了10%10%。超稀薄的混合气，空燃比超稀薄的混合气，空燃比A/FA/F可达可达30304040：1 1，与传统，与传统的汽油机相比，因燃烧过程和燃烧温度控制的合理，的汽油机相比，因燃烧过程和燃烧温度控制的合理，节油率可达节

13、油率可达40%40%，使排气中的，使排气中的COCO、HCHC、NOxNOx等有害物质等有害物质大幅度降低。大幅度降低。 4 4、起动性能、起动性能因燃油为直接喷入气缸，无燃油的粘结损耗，又因火花因燃油为直接喷入气缸，无燃油的粘结损耗，又因火花塞处为高浓度混合气，与传统的均质混合方式相比，起塞处为高浓度混合气，与传统的均质混合方式相比，起动性能得到提高，发动机在动性能得到提高，发动机在1 12 2个循环，即可起爆运转。个循环，即可起爆运转。而传统的均质混合发动机，需要十几个循环，才能起爆而传统的均质混合发动机，需要十几个循环，才能起爆运转。运转。5 5、中小负荷工况时的喷油特点、中小负荷工况时

14、的喷油特点乘用车在市内行驶占有的时间为乘用车在市内行驶占有的时间为75%75%85%85%，多在，多在中、小负荷工况下工作，应在压缩行程后期喷油，中、小负荷工况下工作，应在压缩行程后期喷油，以经济超稀薄混合气成分为主，为分层燃烧方式。以经济超稀薄混合气成分为主，为分层燃烧方式。6 6、大负荷工况时的喷油特点：、大负荷工况时的喷油特点：为了获得大负荷时的功率值（包括其他工况），为了获得大负荷时的功率值（包括其他工况），应加浓可燃混合气，以动力性为主，采用应加浓可燃混合气，以动力性为主，采用“两次两次喷油方式喷油方式”。第一次是在进气行程，喷入适量燃。第一次是在进气行程，喷入适量燃油，形成均质燃烧

15、混合气，此为油，形成均质燃烧混合气，此为“补救功能补救功能”；此时，还可利用燃油的汽化热，来降低进气温度，此时，还可利用燃油的汽化热，来降低进气温度，提高充气效率。第二次是在压缩行程的后期喷油，提高充气效率。第二次是在压缩行程的后期喷油，形成浓稀不均的层状混合气，再点火燃烧。形成浓稀不均的层状混合气，再点火燃烧。在大负荷工况时，一个工作循环中，电脑发生两次喷油在大负荷工况时，一个工作循环中，电脑发生两次喷油脉冲信号，两次的脉冲宽度不同。脉冲信号，两次的脉冲宽度不同。“两次喷射两次喷射”的功能，也可在起动工况、急加速工况出的功能，也可在起动工况、急加速工况出现，以调节空燃比现，以调节空燃比A/F

16、A/F的大小，改善使用性能的大小，改善使用性能。7 7、高压缩比，提高发动机功率、高压缩比，提高发动机功率提高发动机功率的途径提高发动机功率的途径 （1 1）加大进气量）加大进气量 （2 2）提高压缩比）提高压缩比 （3 3）控制燃烧过程）控制燃烧过程 传统式的电控喷射系统，因燃油质量的制约，传统式的电控喷射系统，因燃油质量的制约，压缩比已难突破压缩比已难突破1010：1 1的大关，还需要使用辛烷的大关，还需要使用辛烷值值9797# #的汽油。而直喷式汽油机却能突破这个界限的汽油。而直喷式汽油机却能突破这个界限值，使压缩比提高到值，使压缩比提高到12131213：1 1。且对汽油的辛烷。且对汽

17、油的辛烷值无过高要求。值无过高要求。缸内直喷发动机高压缩比的原因缸内直喷发动机高压缩比的原因（1 1）因吸入的空气量大幅度增加，进气冷却效果）因吸入的空气量大幅度增加，进气冷却效果较好，对较好，对“爆燃爆燃”的抑制作用加大。的抑制作用加大。（2 2）直接喷入气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热，）直接喷入气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热，可降低气体温度和增大空气密度，因而不易产生可降低气体温度和增大空气密度，因而不易产生“爆燃爆燃”（3 3）缸内直喷发动机是在压缩行程后期喷油，燃油）缸内直喷发动机是在压缩行程后期喷油，燃油在燃烧室内滞留时间极短，使大幅度的提高压缩在燃烧室内滞留时间极短，使大幅度的提高压缩比成为可能，可达比成为可能，可达12131213：1 1。爆燃是燃油滞留在气缸内的时间较长，己燃部分对未燃部分的挤压和辐射，使未燃部分产生大量的极不稳的“过氧化物”，不等火焰传到，自行不正常的急速燃烧。直喷式汽油机只能对点火早晚敏感，不存在“过氧化物”这个问题。相关知识相关知识H 09.9.二段燃烧法二段燃烧法在进行正常燃烧的怠速运转时，除在压缩行程后期喷油外，还在膨胀行程的后期补充喷油。它主要用在汽车起动后冷机期间内，提前激活催化剂，降低冷机时的HC排放量。在压缩行程后期喷人的燃油在压缩行程结束和膨胀行程的前期进行分层混合稀薄燃烧。在膨胀行程的后期补充喷人的燃油会因为