FAI二冲程缸内直喷汽油机的研究

汽油机缸内直喷技术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。

它的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。

FSI特点是：能够降低泵气损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。

下面分别详细阐述：FSI发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择2种运行模式。

在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。

在这两种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空动作的开关阀进行开启/关闭。

在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。

理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。

而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵气损失，由于直喷化而使压缩比提高到12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。

进一步说，在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。

这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。

与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。

如上所述，根据FSI发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连续变化。

缸内直喷技术在小型汽油机上的应用研究薛云;刘伍权;赵麒【摘要】在1台单缸发动机上进行了汽油缸内直喷研究,设计了燃油供应系统、燃油电控喷射及台架测试系统.对部分台架试验结果进行研究分析,结果表明:改装的小型缸内直喷汽油机动力性能和排放性能均有明显改善;喷射时刻对排放有重要影响;在缸内直喷分层难以实现时,缸内直喷均质混合方式也是可行的研究开发方向.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页(P41-43)【关键词】汽油机;缸内直喷;喷油定时;排放【作者】薛云;刘伍权;赵麒【作者单位】军事交通学院汽车工程系,天津,300161;军事交通学院汽车工程系,天津,300161;浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TK413.8近年来环境污染日益严重,能源危机愈演愈烈,因而降低发动机的排放、提高燃油经济性成为目前内燃机工作者的当务之急。

目前,绝大多数汽车采用进气道多点喷射汽油机,由于在进气道处混合气形成过程中汽油不能完全雾化、混合气质量欠佳,导致发动机燃烧不充分、冷起动排放和燃油经济性较差。

汽油缸内直接喷射(GDI)与进气道喷射(PFI)迥然不同,其工作过程与柴油机类似,将汽油直接喷射到气缸里,通过相应的控制手段,可大大提高发动机的燃油经济性和动力性能,同时大幅度降低排放,其经济效益和社会效益明显,有着广阔的应用前景,已成为车用汽油机一个重要的发展方向[1-2]。

目前,三菱,丰田,福特,奔驰,AVL,FEV等许多国外汽车公司和研究机构都开发了比较成熟的GDI机型和产品[3]。

本研究在1台单缸发动机上应用汽油缸内直喷系统,进行了发动机动力性能和排放性能研究,并对部分台架试验结果进行了分析。

1 试验系统试验系统主要由燃油供应系统、燃油电控喷射及台架测试系统组成。

实现汽油机缸内直喷的基本喷射压力要达到4～13MPa[3],因此,燃油供给系统要为喷油器提供恒定的高压压力源;电控喷射系统根据各个传感器的信号,经过计算和处理,按照设定的程序来控制喷油器的喷油量以及点火提前角,从而控制发动机的运行;台架测试系统用来记录发动机的运行参数,并为发动机在线优化控制提供数据基础。

缸内直喷汽油机可变配气实现SICI组合燃烧方式的试验研究李东升;阳冬波;王志;王建昕;张志福;周重光【摘要】在一台装有双凸轮和可变正时机构的4缸直喷汽油机上进行了内部EGR 率对理论空燃比下SICI模式的燃烧和排放影响的试验研究.结果表明,在小升程凸轮下,负气门重叠(NVO)角度在150°～50°CA范围内时,能够实现稳定的SICI燃烧.随着NVO角度的减小,内部EGR率减小,SICI燃烧的稳定范围向高负荷拓展,最佳点火角推迟.在大部分负荷范围(中小负荷),SICI燃烧模式的指示燃油消耗率明显低于传统的SI模式,在平均指示压力Pmi为0.5MPa时,SICI较SI节油11％.SICI燃烧存在一个最佳的内部EGR率,NVO角度为130°～110°CA时,燃油经济性最优.另外,随着内部EGR率减小,Pmi增加,NOx排放增加,THC排放减少,CO排放变化不大.%An experimental study is conducted on a four-cylinder gasoline direct injection engine with dual cam structure and variable valve timing to reveal the effects of internal EGR rate on the combustion and emission of the engine in spark ignition - compression ignition (SICI) mode at stoichiometric mixture ratio. The results show that stable SICI combustion can be achieved with negative valve overlap (NVO) in the range of 150 -50°CA. With the NVO decreases, I. E. The internal EGR rate reduces, the high load range in SICI mode will extend and the optimum spark timing retard. In most of load range ( medium and low loads) the fuel consumption in SICI mode is markedly lower than that in traditional SI mode. At an IMEP of 0. 5 Mpa the fuel consumption in SICI mode reduces by 11% compared to SI mode. There exists an optimum internal EGR rate for SICI combustion; when NVO is in the range of 130 -110°CA, the fueleconomy reaches its best. In addition, with the reduction of internal EGR rate, IMEP increases, Nox emission rises, THC emission reduces, while CO emission has no obvious change.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2011(033)012【总页数】6页(P1024-1029)【关键词】SICI;内部EGR率;燃烧;排放【作者】李东升;阳冬波;王志;王建昕;张志福;周重光【作者单位】清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;奇瑞汽车工程研究院前沿技术部,芜湖241009;奇瑞汽车工程研究院前沿技术部,芜湖241009【正文语种】中文前言均质混合气压缩着火(HCCI)燃烧方式由于其具有均质、低温、稀燃和快速放热的特点而具有高热效率和低排放的特性。

缸内直喷汽油机通过最优同步单次或二次喷射提高能源效率的喷射策略摘要在所谓的混合模式增加情况下完成最大的燃料效率优势的汽油缸内直喷,其中混合物特性准确地适应特定的工作条件。

特别是在中等范围的负荷和转速,整体混合物被用于所谓的直接喷射分层充气操作是合适的。

本文提出报告是数值优化分析旨在增加能量效率的GDI发动机配备高压多孔喷油器在单和双同同步注入条件下的结果。

在中等的负荷中等速度条件下,工作循环是通过单或双注入同步过程影响它们的缸内过程的三维数值模型。

这种选择同时使开始喷射和时间的点火提前达到最大化发动机工作。

再一次喷射中，最优的双喷射体现在增加发动机能源效率方面的实现，因此在精确计算后通过分层来确保分步注射质量的提高。

也主要污染物排放的影响进行了讨论。

1.引言尽管对环境问题的担心导致了需要越来越降低燃料消耗的内燃机，多年来对汽车越来越高性能的要求从未真正减弱。

一个显著提高燃料效率的汽车推进系统直到在传统的内部燃烧技术中使用直接喷射才得到重大转变。

在SI引擎中，特别是，GDI今天被认为是必不可少的，同时增加了低排放和涡轮增压：发动机排量的减少，而低端扭矩的增加是通过空气增压，压缩比上升和缸内混合气的形成实现的。

这些措施不仅解决了发动机PFI系统的主要缺点，即发动机在部分负荷运行中的泵气损失（例如发动机大部分在城市道路中工作），而且这些措施还提供了其他一些优点。

敲缸的产生有利于缸内蒸发的燃油蒸汽的冷却作用。

在DISC模式中，发动机可以在低混合气浓度时运行，通过创造一种火花塞附近和汽缸壁附近更低浓度的混合气条件。

这样可以减少缸壁上的热损失，减少CO和CH的生成，同时很大程度的增加发动机的容积效率。

在过去的几年中，很多研究和发展工作导致喷射系统在燃油喷射准备和输送时越来越可靠，并且实现在极其低浓度混合气下的点火，三个不同的概念可以实现混合气的准备和燃烧（1,2）。

在壁面引导燃烧模式下，燃油蒸气通过气缸壁或适当形状的活塞表面输送到火花塞附近。

缸内直喷汽油机燃烧控制策略及实现摘要:本文介绍了基于两次燃油喷射的缸内直喷汽油机的开发,着重介绍其中的喷油电控系统。

两次燃油喷射技术被用来控制混合气形成和燃烧,以降低燃烧系统设计的复杂程度。

设计开发了控制两次喷油的时间及喷油量的电控系统,可以精确控制高压旋流喷嘴的喷雾。

进行了改变喷油参数对发动机性能影响的试验,结果表明:第二次喷油时刻及一、二次喷油量分配比例对发动机性能影响较为显著;在空燃比接近18 时,发动机燃油经济性较好。

关键词:内燃机;缸内直喷;两次燃油喷射;燃烧控制;喷油参数1 概述为节能和减少CO2排放,采用分层稀薄燃烧技术的缸内直喷汽油机gasoline direct injection ,简称GDI 引起了广泛关注。

与传统的进气道喷射式PFI 汽油机相比,缸内直喷汽油机在改善燃油经济性方面具有明显的优势,而且动力性也可超过PFI发动机。

缸内直喷汽油机直接将燃油喷射到气缸中,通过改变喷入气缸的油量来控制发动机负荷这种质调节方式使得发动机在中小负荷工况时不需使用节气门来限制油量,大大减少了发动机在换气过程中的泵气损失。

研究表明,一般部分负荷采用分层稀薄燃烧模式的GDI发动机在动力输出比进气道喷射的汽油机增加将近10 %的基础上,燃油经济性可改善25 %左右。

目前国外开发较完善的GDI产品,均采用“远距离输送”方式,即火花塞布置离喷油器较远,油束直接喷向具有一定形状凹坑的活塞顶部,通过气流和燃烧室壁面的引导作用形成分层混合气。

这种燃烧系统不仅要利用进气滚流配合,并且需要采用优化设计的活塞顶曲面形状来实现合理的分层结构。

作者设计的缸内直喷汽油机采用两次燃油喷射技术来控制缸内混合气的形成分层混合气。

这种燃烧系统不仅要利用进气滚流配合,并且需要采用优化设计的活塞顶曲面形状来实现合理分层结构。

设计的缸内直喷汽油机采用两次燃油喷射技术控制缸内混合气的形成和燃烧,以达到简化燃烧室设计的目的。

本文主要介绍燃烧控制策略及所用喷油电控系统,并对试验结果进行简要分析。

二冲程直喷汽油机的高速燃油喷射系统
Michael M.Schechter;曹鬯震
【期刊名称】《内燃机与动力装置》
【年(卷),期】1995(000)003
【摘要】众所周知,向二冲程汽油机的气缸内喷射燃油可以改善它的燃油经济性和废气排放。

向气缸内喷射燃油的一个常用的方法是采用柱塞式压力泵。

通常,在功率相同的情况下,二冲程发动机的外形尺寸小于四冲程机,质量也较小,因此,需要一个体积、质量均较小,结构比较简单的喷油泵。

一种能够满足小型汽车用二冲程发动机的电控燃油喷射系统,其工作转速可高达6000rpm。

进入发动机每个气缸的油量是由电磁阀控制的,能对一个循环的喷射量和定时作出响应,并对一个缸的喷射量与定时进行调整。

本文介绍这种泵与喷油器的设计原理,并讨论缸与缸之间分配、循环间变化和燃油雾化的试验方法与试验结果。

【总页数】12页(P38-49)
【作者】Michael M.Schechter;曹鬯震
【作者单位】山东省内燃机研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TK423.84
【相关文献】
1.二冲程直喷汽油机混合气形成的数值解析研究 [J], 孙朝栋;许伯彦;张寿荣
2.复合引导二冲程直喷汽油机混合气形成的解析 [J], 刘迎春;刘向龙;许伯彦
3.对置活塞二冲程缸内直喷汽油机混合气形成的数值研究 [J], 王豪;赵振峰;赵长禄;马富康
4.采用旋流喷油器的二冲程直喷汽油机混合气形成过程的数值解析 [J], 李新海;许伯彦;张寿荣;赵秀亮
5.二冲程直喷汽油机高速喷射系统 [J], Sche.,MM;张秀芳
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缸内直喷汽油HCCI发动机瞬态特性的研究田国弘;王志;葛强强;王建昕;帅石金【期刊名称】《内燃机学报》【年(卷),期】2007(025)006【摘要】通过缸内直喷两次喷射的方法,均质充量压缩着火(HCCI)燃烧在稳态工况下能够被有效地控制.对于瞬态工况,不仅要求对燃烧能够灵活控制,而且必须具有快速的响应特性.研究了HCCI发动机在转速和负荷发生改变时的瞬态特性.结果表明,在发动机转速改变时,HCCI燃烧具有自平衡特性.通过调节两段喷油比例,可以抵消由于诸如转速变动等工况变化引起的燃烧相位改变.同时改变喷油策略和循环供油量成功地实现了负荷的调节,调节过程在一个发动机循环内完成.通过优化负荷调节过程的中间喷油策略,可以进一步平滑动态过程,使燃烧波动得到抑制.发动机的响应特性显示,由负阀重叠(Negative Valve Overlap,NVO)实现的HCCI燃烧对部分边界调节不敏感,通过调节喷油策略能够提高HCCI燃烧的鲁棒性.【总页数】7页(P493-499)【作者】田国弘;王志;葛强强;王建昕;帅石金【作者单位】清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TK401【相关文献】1.基于缸内直喷的甲醇汽油混合燃料HCCI燃烧排放特性研究 [J], 阳冬波;李东升;王志;王建昕2.基于离子电流的缸内直喷汽油机HCCI燃烧检测研究 [J], 董光宇;李理光;张志永;吴志军;王志3.缸内直喷汽油机HCCI燃烧对压缩比和辛烷值的适应性研究 [J], 王志;杨俊伟;张志福;葛强强;田国弘;王建昕4.缸内直喷汽油机SI-HCCI-SI燃烧模式切换的研究 [J], 田国弘;王志;葛强强;王建昕;帅石金5.基于缸内直喷的汽油HCCI燃烧特性的研究 [J], 王建昕;帅石金;王志因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

浅谈汽油发动机直喷技术浅谈汽油发动机直喷技术摘要：缸内直喷技术与采用歧管喷射的汽油发动机同期逐步发展，后来尘封，上世纪九十年代，油价高企和环保的要求越来越严格，而直喷燃烧效率很高，非常省油，它开始回归，渐渐成为主流。

本文先介绍了汽油机缸内直喷技术的发展历史和技术的特点。

研究了FSI 发动机分层燃烧模式、均质稀燃模式和均质燃烧模式。

还介绍了国内汽车市场汽油机直喷技术的应用。

未来随着科技的发展，国内的油品改善，缸内直喷汽油机有可能成为汽车标配。

关键词：缸内直喷 FSI 分层燃烧匀质燃烧应用引言与采用歧管喷射的汽油发动机同期逐步发展的，后来尘封的缸内直喷技术，由于油价高企和环保的要求越来越严格，而直喷燃烧效率很高，非常省油于上世纪九十年代，开始回归，现在渐渐成为主流。

缸内直喷汽油机喷嘴被布置在气缸内，汽油直接喷入缸内与空气混合，为改善燃油雾化，喷射压力也相应提高，对喷油控制更精确，并且消除了缸外喷射的缺点。

同时，燃油和空气在缸内混合充分、均匀是通过特别的结构设计来保证，它的燃油燃烧充分，热效率更高。

当然，缸内直喷发动机也有局限性，易受汽油和机油质量的好坏影响。

一、汽油发动机缸内直喷技术的历史1917年缸内直喷汽油发动机便被研发出来，被装配到军用快艇，由于不能解决过热的问题，试验结果没能令人满意。

在接下来的20年里，这项技术在不断完善的过程，其可行性已被证实，它主要应用于航空领域，德国的一些公司，如宝马，奔驰，博世，西门子也投入了研发实力。

1951年，博世在法兰克福汽车展上展示了其用于二冲程 Gutbrod Superior 600 车型的汽油缸内直喷系统。

同年Goliath 在其GP700车型上配备相同的喷射系统，并于1953年至1955年期间进行量产。

世界上第一辆采用缸内直喷四冲程汽油发动机的跑车奔驰300SL于1955年诞生，经过对比试验这种发动机很省油，最大功率也提高了。

缸内直喷技术，虽然很早发明和大规模生产，也很省油，但成本比当时同期逐步发展的采用歧管喷射的汽油发动机高，而且当时汽油价格低廉，因此，歧管喷射方式的汽油发动机被大量采用，缸内直喷技术当时没有成为主流被尘封。

AUTO PARTS | 汽车零部件汽油直喷发动机排放标定研究李明日北京现代汽车有限公司　北京市　101300摘　要： 本文首先介绍了汽油机直接喷射技术的发展历史和技术特点。

研究了FSI发动机的粉尘燃烧模式、稀薄燃烧模式和均匀燃烧模式。

介绍了汽油发动机直接喷射技术在国内汽车市场中的应用。

未来，随着科学技术的发展，国内石油产品将得到改善。

关键词：缸内直喷；FSI分层燃烧；均匀燃烧；应用1　前言随着汽油发动机使用歧管喷射技术的逐渐发展，由于油价高，气缸内的粉尘直接喷射技术，环保要求也越来越严格，直接喷射燃烧效率非常高，燃料效率非常高，在1990年代开始返回。

逐渐成为主流。

缸内直喷汽油机的喷嘴设置在气缸内，汽油直接喷入气缸内与空气混合。

同时，在气缸内充分混合燃料和空气，设计均匀，使燃料充分燃烧，热效率更高。

当然，缸内直喷发动机也具有限制，并且对汽油和油的质量敏感。

2　汽油机直接喷射技术的发展历程研制了一种直接喷射式汽油机并安装在军用快艇上。

然而，由于未解决过热问题，试验结果不令人满意。

在未来20年中，该技术的可行性得到了确认，主要用于航空领域，一些德国公司，如宝马、梅赛德斯-奔驰、博世、西门子等。

还在增加研究和发展努力。

1951年，博世在法兰克福车展上展示了其两冲程GutrodSuper600的缸内直喷系统。

同年，Goliath在其GP700模型上安装了相同的喷射系统，并于1953年至1955年间投入批量生产。

世界上第一辆跑车，奔驰300SL，其缸内直喷四冲程汽油发动机于1955年诞生。

在比较试验之后，发动机是燃料效率的，并且最大功率增加。

在气缸的直接喷射技术中，虽然本发明和大量生产也是非常燃料效率的，但是与相同时期相比逐渐形成的汽油发动机的成本较高，并且在那时，汽油的价格较低。

因此，汽油发动机是多喷射的。

该方法得到了广泛的应用，直接喷射技术的应用也非常广泛。

工艺没有成为鼓里的主流灰尘。

然后，在汽油价格和排放法规的压力下，缸内直喷技术再次成为关注的焦点。