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汽车发动机直喷稀燃技术应用分析摘要：随着车辆运输量的不断上升，每年都有着大批的新车辆投入应用，这样车辆的汽车发动机直喷稀燃技术就不断地需要更新，为了使得车辆的发动机直喷稀燃技术能够满足运输任务的需求，在对车辆进行安装和建造时，需要进一步的提高车辆的使用效率和质量。
本文通过对汽车发动机直喷稀燃技术的应用进行分析，以期为我国的车辆研究工艺带来一些参考帮助，为我国车辆汽车发动机直喷稀燃技术发展贡献出一份力量。
关键词：缸内直喷;稀薄燃烧;分层燃烧;高能点火;FSI前言汽车发动机直喷稀燃技术是一门综合性很强的技术，随着汽车发动机直喷稀燃技术在汽车机械生产的广泛应用，进一步使汽车生产企业的生产汽车的质量和使用效果得到了提高，大幅度的增加了企业综合竞争能力，但是由于中国在汽车生产制造方面的汽车发动机直喷稀燃技术研究措施起步与发达国家相比还比较晚，与国际水平还具有着相当的差距。
汽车发动机直喷稀燃技术的研究探讨与应用，是阻挡现今国内汽车制造业发展的主要问题。
1.汽车发动机直喷稀燃技术概念和在汽车制造中的应用价值分析1.1对汽车发动机直喷稀燃技术概念的分析及几种稀薄燃烧发动机装车实验结果FSI是FuelStratifiedInjection的英文缩写，其主要指的使燃油分层喷射，是直喷式汽油发动机领域的一项创新型的汽车发动机系统的革命性技术，FSI技术是指改变老式的汽油机通过从进气管中将空气与燃油混合的燃油供给系统的供油方式，而采用类似于柴油机供油原理一样的，通过喷油器直接往气缸内喷射汽油的供油方式，分层燃烧的主要目的是能够实现较稀混合气的点火燃烧，而缸内直喷设计的根本目的就是为了使得稀薄燃烧能够顺利进行，缸内直喷技术与稀燃技术存在着密不可分、相辅相成的关系[1]。
不仅如此，汽车发动机直喷稀燃技术指的是机械设备、点火设备以及软件进行合理的有机结合，通过车内软件和科学技术有效的实现汽车发动机的数控化的点火方式以及运行方式，进一步的提高汽车设备的智能性以及功能性水平。
发动机稀燃技术稀燃是稀薄燃烧的简称，指发动机在实际空燃比大于理论空燃比的情况下的燃烧，空燃比可达25:1，甚至更高。
稀薄燃烧不仅使燃料的燃烧更加完全，而且也减少了换气损失，同时辅以相应的排放控制措施，大大降低了汽油机的有害排放物，因此具有良好的经济性和排放性能。
稀薄燃烧可以提高发动机燃料经济性的主要原因是，由于稀混合气中的汽油分子有更多的机会与空气中氧分子接触，燃烧完全。
采用稀混合气，由于气缸内压力低、温度低，不易发生爆燃，则可以提高热效率。
燃用稀混合气，由于其燃烧后最高温度降低，一方面使通过汽缸壁的传热损失较小，另一方面燃烧产物的离解损失减少，使热效率得以提高。
且当采用稀薄混合气燃烧时，由于进入缸内空气的量增加，减小了泵吸损失，这对汽油机部分负荷经济性的改善非常有利。
另外，稀薄燃烧时燃烧室内的主要成分O2和N2的比热容较小，多变指数K 较高，因为发动机的热效率高，燃油经济性好。
从理论上讲，混合气越稀，热效率越高。
但就普通发动机来说，当过量空气系数α>1.05~1.15后，油耗反而增加。
这是由于混合气过稀时，发动机混合气分配的均匀性变得更加敏感，循环变动率增加，个别缸失火的概率增加；等等，如果不解决这些问题，盲目地调稀混合气，不但不能发挥稀混合气理论上的优势，反而会费油。
燃用混合气的技术途径1）使汽油充分雾化，对均质燃烧要保证混合气均匀及各缸混合气分配均匀。
消除局部区域混合气偏稀的现象，避免电喷发动机调整时的有意加浓；同时，使缸内混合气的实际含量有所增加，失火及不稳定现象就会大大减少，发动机便可以在较稀混合气含量的条件下工作。
要是汽油充分雾化，可以在预热、增加进气流的速度、增强进气流的扰动、增加汽油的乳化度以及使汽油分子磁化等方面采取措施。
2）采用结构紧凑的燃烧室。
使压缩时形成挤流，以提高燃烧速度，从而提高燃烧效率，减少热损失。
一般采用火花塞放在正中的半球形或蓬顶形燃烧室，或其他紧凑型的燃烧室。
各种发动机的优缺点伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。
先进的发动机技术在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。
与美国上世纪90年代中实施的联邦排放法规相比，于2007年全面实施的新联邦排放法规将要求汽车氮氧化物排放降低幅度高达95%，碳氢排放物降低幅度高达84%。
而于此同时，与排放相关的系统及零部件耐久性要求达到12万英里。
2007年美国联邦排放标准中第五分组碳氢排放极限约为欧W排放极限的一半(由于测试循环的不一致，真正的排放要求比欧W排放的一半还低)。
这越来越严格的排放法规和人们对节能认识的加深，使得高效率、低排放车用发动机技术的开发受到高度的重视，从而促使传统的内燃机技术不断创新。
如汽油机直喷技术、可变气门定时技术、可变进气管、燃烧速率控制滑片、可变排量技术、高压共轨直喷柴油机等等。
由于各国国情的不同，在环境保护及节能方面所侧重的技术也有所区别。
日本出于国土资源的因素，微型车辆、经济型车的比例较高，小排量发动机就既能满足节能环保的要求，又能给这类车提供足够的驱动力；而在欧洲，由于柴油便宜，热效率远高于汽油机，使消费者容易接受柴油机驱动的汽车要比汽油机驱动的同类汽车贵1000-2000美元的事实。
另外，柴油机的低速扭矩远胜于汽油机，这也使偏爱汽车运动感的欧洲人更将直喷柴油机视为高科技的代表。
现在的西欧，超过35%的新车销售是柴油机。
在发动机节能环保新技术开发的同时，人们不能忽视燃油特性对发动机技术普及的巨大影响。
汽车尾气的净化完全依赖于废气催化后处理装置，而燃油中硫含量是催化后处理装置的克星”燃油中的硫在气缸内燃烧后氧化成二氧化硫，二氧化硫与载体涂层中的催化物起反应，使催化器的转换效率大幅度下降。
根据燃油含硫量法规，欧洲柴油机的含硫量在50ppm以下，而美国联邦目前限制300ppm，到2007年将降低到80ppm。
欧洲低硫柴油为柴油机的普遍应用创造了条件。
在美国，随着含硫量的降低，直喷柴油机在轻型车上的应用的条件日趋成熟，所有的跨国汽车公司都在开发针对北美市场的高速直喷柴油机，以待近几年后投入市场。
匀质燃烧和分层燃烧一、匀质燃烧：常规电火点燃活塞式内燃机的基础匀质燃烧是常规活塞式发动机的基础，这里所指是电火花点燃的质地均匀的可燃油汽，这种油汽要求严格按照标准浓度配制，以便电火花能可靠点燃。
“电火花按时点燃油汽－－火焰扩展传播均匀燃烧。
”，这就是常规活塞式发动机的工作基础。
匀质燃烧的可燃油汽通常由气缸外边的化油器配制，化油器有着比较复杂的结构，就是为了在不同的进气量下，都能将燃油按１／１５的比例掺加到进入气缸的新鲜空气中去，而且要求输出的燃料是容易挥发的雾化均匀混合状态。
要想在发动机不同的做功状态下都提供标准比例的匀质燃汽，一般化油器很难做到准确无误，只能是个偏差不大的大概状态而已。
燃油在燃汽中的浓度偏差超过标准浓度的３０％，一般的电火花就很难点燃油汽，燃烧传播的速度也会有较大的偏差。
如果燃汽浓度偏高点，电火花会比较容易点燃油汽，燃烧传播的速度会比较快点，发动机容易高速有力；但空气中的氧气烧光后油汽还有多余，剩余的油汽燃料就浪费并转化为环境污染物。
如果燃汽中燃油浓度偏低，燃烧传播速度会偏慢，使得发动机作功无力，气缸较容易过热，不利于发动机提高转速。
虽然贫油使得燃油燃烧充份，但高温燃烧后的剩余氧气有时会烧蚀活塞。
为了保证发动机的运转正常均匀，要求送入气缸的燃汽质地均匀比例适中，首先要满足电火花能够可靠点燃油汽的基本条件，其次才能考虑发动机的实际工况。
所以可以这么说：为了保证电火花能准时可靠地点火，浓度标准的匀质燃汽是常规活塞式发动机的运行基础。
匀质燃汽给常规活塞式发动机带来的好处是燃烧平稳均匀，潜在的危险是燃汽自身含有氧气，在压缩受热过度时会自行爆燃，形成高速爆炸性的燃烧。
在压燃式的模型发动机中可以利用匀质燃汽的爆燃作功，但在常规发动机中多不宜采用，那样的爆燃对发动机损伤过大。
匀质燃汽的正常燃烧带给常规活塞式发动机的做功特点是：做功压力逐渐上升的传播式燃烧和燃烧压力最高点被电火花点燃时间控制的燃烧。
汽车应用新技术之燃料分层喷射技术摘要：FSI发动机是Fuel Stratified Injection，意思是燃油分层喷射，是基于GDI（缸内直喷式发动机）的一种技术。
与常规的气道喷射点燃式发动机相比，FSI将燃油直接喷入燃烧室，由于喷雾的气化冷却作用，它优化了充气效率，由于实现了汽油机的质调节，不再需要节气门，大大降低了进气损失，分层燃烧减少了发动机的传热损失，从而增大了满负荷的输出功率并降低了部分符适的燃油消耗。
Fuel Stratified Injection engine is FSI, mean Fuel layered Injection, is based on the GDI (in cylinder engine Fuel Injection of a technology. With conventional airways jet engine, compared to ignite type FSI will fuel directly spray into the combustion chamber, due to spray cooling effect, gasification optimized charging efficiency, because realize the gasoline engine, and no need of qualitative adjustment throttle, and greatly reduce the inlet loss, stratified combustion reduces engine heat loss, thus increase the output power of filled and reducing the part with the fuel consumption.关键词：燃油喷射分层燃烧输出功率GDIFuel injection Stratified combustion Output power Gasoline direct injection正文：FSI是Fuel Stratified Injection的字母简写，中文意思是燃料分层喷射技术，它代表着今后引擎的一个发展方向。
汽车稀燃技术稀燃技术释义：发动机“ 稀燃” 技术指通过一定的技术手段, 降低发动机混合气中的汽油含量, 以达到降低能耗和排气污染目的的技术。
采用稀燃技术的汽油发动机，空气与汽油之比（通常是质量比）可达25：1以上（正常情况下，理论空燃比为14.7）。
实现稀燃的关键技术汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术归纳起来有以下三个主要方面：一、提高压缩比采用紧凑型燃烧室，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；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13：1左右，促使燃烧速度加快。
二、分层燃烧如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。
通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。
浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。
为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物（NOx），现在采用燃油喷射定时与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段，进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布，进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。
三、高能点火高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，稀燃极限大。
有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的。
以上三点只是对整体汽油发动机稀燃技术而言，具体到某种机型会有所偏重。
因为各种汽油发动机稀燃方式的技术措施不完全一样，甚至同一部发动机在不同的工况下稀燃方式也会不完全一样。
有些着重缸内气流运动及燃油分布的配合，重点在分层燃烧。
有些着重加大点火能量、增快火焰传播速度和缩短火焰传播距离，重点在高能点火。
FSI 是Fuel Stratified Injection 的词头缩写，意指燃油分层喷射。
燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。
什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。
大众FSI发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。
传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮轴位置以及发动机各相关数据从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。
汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧。
空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），传统发动机由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性。
但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，这就的理论空燃比很难达到，这是传统发动机很难解决的一个技术问题。
FSI特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。
如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。
通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。
浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。
当发动机在低负荷运转时，我们都知道节气门为半开状态，燃油系统在发动机压缩行程中注入燃油，特别的活塞顶部设计使吸入的燃油与空气形成涡流，仅在火花塞周围形成达到理论空燃比的足以引燃的可燃混合物，当发动机高负荷运转时，节气门全开，根据吸入的空气精确地控制注入的燃油，同步入住充分雾化，充分燃烧。
质稀燃模式混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。
均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。
把燃油直接喷射到汽缸中就可以解决这一难题。
直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个高压油泵泵提供所需的100bar 以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁燃油喷嘴。
【名词解释】1、汽油机外特性——当节气门开度最大时，发动机的有效功率Pe、有效转矩T和燃油消耗率g随着曲轴转速n而变化的规律。
汽油机的外特性代表了汽油机所具有的最高性能（燃油消耗率除外）2、分层燃烧——如果在火花塞附近的局部区域内，供给适宜点火的浓混合气，而在其它区域供给相当稀的混合气，采用普通点火系，较浓的混合气首先被火花点燃，并在循环中的高温、高压下高速燃烧，火焰接着很快地点燃很稀的混合气并进行燃烧，燃烧的进展从浓到稀，火焰得以传播并遍及整个燃烧室。
3、发动机机械效率——有效功率和指示功率之比，在不减少缸内指示功率情况下，减少机械损失，可提高发动机的机械效率，从而可以提高发动机的有效功率输出。
4、汽车燃油经济性——汽车在一定的使用条件下，以最小的燃油消耗量完成单位运输工作能力，是汽车主要使用性能之一，直接关系汽车是否节能。
5、柴油机共轨喷射——先将柴油或其他传递压力的工质，如机油，以高压或中压（100Mpa左右）状态储集在一个被称为共轨的容器中，然后利用电磁三通阀将共轨中压力油引入喷油器中完成喷射任务。
6、发动机特性——在一定条件下，发动机的性能指标与特性参数随着调整情况及运行工况变化而变化的关系。
发动机特性用曲线表示就称为发动机特性曲线。
7、高档跑低速——车速较慢而挂高档行驶，加油时会发生爆震声和闯车现象，发动机动力不能充分驱动汽车前进，变速系统受冲击，使传动件损坏，表面上好像节油，实际上费油且费车。
8、润滑油“10W/20”的含义——表示多级润滑油，能满足冬夏两季粘度的标准。
其中“10W”为冬季润滑油等级，表示—20℃时，最高动力粘度值是3.5Pa·S,最高边界泵送温度为-25℃，最高稳定倾点为-30℃；其中“20”为夏季润滑油等级，表示100℃时的运动粘度为5.6×10-6㎡/S。
9、发动机合理配套——发动机与汽车合理匹配，同样的汽车底盘可以配不同类型以及不同排量的发动机，在发动机与车辆的匹配中，应根据具体的使用要求以及发动机的特点进行选型，并在匹配中进行进一步调整。
