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1、2b,主编,2.缸内直喷分层燃烧方式(二)典型缸内直喷燃烧系统,2.0L EcoBoost发动机采用的是缸内直喷燃油喷射方式，在发动机进气行程，只有新鲜空气通过开启的进气门流入燃烧室，而高压燃油通过专门的喷油器被精确地喷射到气缸燃烧室内，通过活塞上的凹坑形成混合气(图2-18)。喷油时刻发生在进气行程，与进气歧管多点喷射的发动机相比，燃油与空气的混合时间更短。为了提高燃油的雾化效果，缸内直喷发动机要求燃油有很高的压力(最大燃油压力可达到15MPa )。2.0L EcoBoost发动机有均质和催化器加热两种喷射模式。,当发动机在正常工作温度下工作时，喷射模式为均质模式，此时，燃油喷射量按照理论空
2、燃比(14.71)精确计算，燃油在进气行程喷射，使得混合气有足够的时间混合均匀。当发动机温度较低时，喷射模式为催化器加热模式，采用两段喷射技术，将燃油分两次喷入气缸燃烧室(分别在进气和压缩行程喷射)，以达到快速加热三元催化转化器的目的。,第一次喷射与均质模式一样，在进气行程喷油，第二次喷射发生在压缩行程，在进气门关闭后，快速地喷射，以形成一个浓的油核，围绕在火花塞周围，点火时刻被推迟，使得尽可能多的燃烧余热进入排气管，从而快速加热三元催化转化器，以降低HC和NOx排放。,2.0L EcoBoost发动机的燃油喷射系统如图2-19所示，它有低压和高压两部分。低压部分采用了无回流燃油供给系统，其结
3、构如图2-20所示。燃油箱上安装了一个单独的油泵控制模块(FPDM)，通过电子油泵控制线路控制低压油路的压力。PCM将所需要油压的控制信号传递给FPDM，该信号是一个低频的PWM信号(可变脉宽的脉冲信号)，占空比为10%85%，FPDM在收到PCM发送过来的所需油压的控制信号后，以高频信号驱动电子油泵，此时占空比为0%100%。,电子油泵根据该信号给高压油泵供油，而发动机不同工况所需的燃油量由PCM进行计算和控制，所以不存在回油的情况。低压管路的油压传感器把当前的低压管路油压值传送给PCM，这样就构成了闭环控制回路。第五节废气涡轮增压发动机第六节汽油机燃油喷射与点火系统电子控制第七节柴油机燃油
4、喷射系统电子控制,图2-11横向分层燃烧系统,2.缸内直喷分层燃烧方式, 燃油经济性提高，部分负荷经济性改善可达30%50%，一般为20%。 由于燃油直接喷射到缸内，发动机瞬态响应改善。 起动时间短。 冷起动HC排放改善。 由于稀混合气燃烧时N2和O2双原子分子增多，气体的比热容增大(大约由1.3增大到1.4)，可使理论循环热效率有较大提高。 由于燃油在缸内汽化吸热使压缩终点温度降低，因而爆燃可能性减少，压缩比可以提高(一般可由10提高到12)，由此可使燃油消耗率减少5%以上。,2.缸内直喷分层燃烧方式, 由于燃烧放热速率提高等，可使燃油消耗率减少2%3%，而怠速时减少10%以上。 由于取消了
5、进气节流阀，泵气损失可降低15%。 中小负荷时，周边区域参与燃烧的程度较小，气体温度降低，使传热损失减小。 难以在所要求的运转范围内使燃烧室内混合气实现理想的分层。分层燃烧对燃油蒸气在气缸内的分布要求很高，通常喷油时刻、点火时刻、空气运动、喷雾特性和燃烧室形状配合必须控制得十分严格，否则很容易发生燃烧不稳定和失火。 喷油器内置气缸内，喷孔自洁能力差，容易结垢，影响喷雾特性和喷油量。,2.缸内直喷分层燃烧方式, 低负荷时HC排放高，高负荷时NOx排放高，有炭烟生成。 部分负荷时混合气稀于理论空燃比，三元催化转化器转化效率下降，需采用选择性催化转化NOx。 气缸和供油系统磨损增加。, 燃油经济性提
6、高，部分负荷经济性改善可达30%50%，一般为20%。, 由于燃油直接喷射到缸内，发动机瞬态响应改善。, 起动时间短。, 冷起动HC排放改善。, 由于稀混合气燃烧时N2和O2双原子分子增多，气体的比热容增大(大约由1.3增大到1.4)，可使理论循环热效率有较大提高。, 由于燃油在缸内汽化吸热使压缩终点温度降低，因而爆燃可能性减少，压缩比可以提高(一般可由10提高到12)，由此可使燃油消耗率减少5%以上。, 由于燃烧放热速率提高等，可使燃油消耗率减少2%3%，而怠速时减少10%以上。, 由于取消了进气节流阀，泵气损失可降低15%。, 中小负荷时，周边区域参与燃烧的程度较小，气体温度降低，使传热损
7、失减小。, 难以在所要求的运转范围内使燃烧室内混合气实现理想的分层。分层燃烧对燃油蒸气在气缸内的分布要求很高，通常喷油时刻、点火时刻、空气运动、喷雾特性和燃烧室形状配合必须控制得十分严格，否则很容易发生燃烧不稳定和失火。, 喷油器内置气缸内，喷孔自洁能力差，容易结垢，影响喷雾特性和喷油量。, 低负荷时HC排放高，高负荷时NOx排放高，有炭烟生成。, 部分负荷时混合气稀于理论空燃比，三元催化转化器转化效率下降，需采用选择性催化转化NOx。, 气缸和供油系统磨损增加。,图2-12三菱公司GDI发动机结构图,(二)典型缸内直喷燃烧系统,1.三菱缸内直喷分层充量燃烧系统2.丰田缸内直喷分层燃烧系统3.
8、福特EcoBoost缸内直喷发动机燃油喷射系统,1.三菱缸内直喷分层充量燃烧系统,表2-3GDI与传统型发动机相比主要设计参数,2.丰田缸内直喷分层燃烧系统,图2-13三菱公司GDI发动机性能改善效果,2.丰田缸内直喷分层燃烧系统,图2-14丰田D-4缸内直喷式稀燃汽油机,2.丰田缸内直喷分层燃烧系统,图2-15丰田D-4缸内混合气浓度分布,2.丰田缸内直喷分层燃烧系统,图2-16丰田D-4燃气混合过程,3.福特EcoBoost缸内直喷发动机燃油喷射系统,2.0L EcoBoost发动机采用的是缸内直喷燃油喷射方式，在发动机进气行程，只有新鲜空气通过开启的进气门流入燃烧室，而高压燃油通过专门的
9、喷油器被精确地喷射到气缸燃烧室内，通过活塞上的凹坑形成混合气(图2-18)。喷油时刻发生在进气行程，与进气歧管多点喷射的发动机相比，燃油与空气的混合时间更短。为了提高燃油的雾化效果，缸内直喷发动机要求燃油有很高的压力(最大燃油压力可达到15MPa )。2.0L EcoBoost发动机有均质和催化器加热两种喷射模式。当发动机在正常工作温度下工作时，喷射模式为均质模式，此时，燃油喷射量按照理论空燃比(14.71)精确计算，燃油在进气行程喷射，使得混合气有足够的时间混合均匀。当发动机温度较低时，喷射模式为催化器加热模式，采用两段喷射技术，将燃油分两次喷入气缸燃烧室(分别在进气和压缩行程喷射)，以达到
10、快速加热三元催化转化器的目的。第一次喷射与均质模式一样，在进气行程喷油，第二次喷射发生在压缩行程，在进气门关闭后，快速地喷射，以形成一个浓的油核，围绕在火花塞周围，点火时刻被推迟，使得尽可能多的燃烧余热进入排气管，从而快速加热三元催化转化器，以降低HC和NOx排放。,图2-17D-4稀燃发动机控制方法,2.0L EcoBoost发动机采用的是缸内直喷燃油喷射方式，在发动机进气行程，只有新鲜空气通过开启的进气门流入燃烧室，而高压燃油通过专门的喷油器被精确地喷射到气缸燃烧室内，通过活塞上的凹坑形成混合气(图2-18)。喷油时刻发生在进气行程，与进气歧管多点喷射的发动机相比，燃油与空气的混合时间更短
11、。为了提高燃油的雾化效果，缸内直喷发动机要求燃油有很高的压力(最大燃油压力可达到15MPa )。2.0L EcoBoost发动机有均质和催化器加热两种喷射模式。当发动机在正常工作温度下工作时，喷射模式为均质模式，此时，燃油喷射量按照理论空燃比(14.71)精确计算，燃油在进气行程喷射，使得混合气有足够的时间混合均匀。当发动机温度较低时，喷射模式为催化器加热模式，采用两段喷射技术，将燃油分两次喷入气缸燃烧室(分别在进气和压缩行程喷射)，以达到快速加热三元催化转化器的目的。第一次喷射与均质模式一样，在进气行程喷油，第二次喷射发生在压缩行程，在进气门关闭后，快速地喷射，以形成一个浓的油核，围绕在火花
12、塞周围，点火时刻被推迟，使得尽可能多的燃烧余热进入排气管，从而快速加热三元催化转化器，以降低HC和NOx排放。,图2-18混合气形成1喷油器2进气门3火花塞4排气门5汽油喷雾团,2.0L EcoBoost发动机的燃油喷射系统如图2-19所示，它有低压和高压两部分。低压部分采用了无回流燃油供给系统，其结构如图2-20所示。燃油箱上安装了一个单独的油泵控制模块(FPDM)，通过电子油泵控制线路控制低压油路的压力。PCM将所需要油压的控制信号传递给FPDM，该信号是一个低频的PWM信号(可变脉宽的脉冲信号)，占空比为10%85%，FPDM在收到PCM发送过来的所需油压的控制信号后，以高频信号驱动电子
13、油泵，此时占空比为0%100%。电子油泵根据该信号给高压油泵供油，而发动机不同工况所需的燃油量由PCM进行计算和控制，所以不存在回油的情况。低压管路的油压传感器把当前的低压管路油压值传送给PCM，这样就构成了闭环控制回路。, 吸油过程。泵柱塞向下运动，在燃油计量阀打开(断电)的情况下燃油通过进油阀流到高压油腔。 泵油过程。在柱塞到达下止点后燃油计量阀仍然位于最初的开启位置。在设定的时间点，燃油计量阀通电，关闭低压燃油供给管路，高压腔里的燃油在泵柱塞的作用下增压。当高压腔里的油压超过高压管路里油轨的压力时，出油阀打开，这样燃油就被泵到油轨中。 燃油计量阀再次断电后，燃油计量阀打开，高压油泵中的燃
14、油经由燃油计量阀流回到进油侧。,2.0L EcoBoost发动机的燃油喷射系统如图2-19所示，它有低压和高压两部分。低压部分采用了无回流燃油供给系统，其结构如图2-20所示。燃油箱上安装了一个单独的油泵控制模块(FPDM)，通过电子油泵控制线路控制低压油路的压力。PCM将所需要油压的控制信号传递给FPDM，该信号是一个低频的PWM信号(可变脉宽的脉冲信号)，占空比为10%85%，FPDM在收到PCM发送过来的所需油压的控制信号后，以高频信号驱动电子油泵，此时占空比为0%100%。电子油泵根据该信号给高压油泵供油，而发动机不同工况所需的燃油量由PCM进行计算和控制，所以不存在回油的情况。低压管
15、路的油压传感器把当前的低压管路油压值传送给PCM，这样就构成了闭环控制回路。,图2-19燃油喷射系统,2.0L EcoBoost发动机的燃油喷射系统如图2-19所示，它有低压和高压两部分。低压部分采用了无回流燃油供给系统，其结构如图2-20所示。燃油箱上安装了一个单独的油泵控制模块(FPDM)，通过电子油泵控制线路控制低压油路的压力。PCM将所需要油压的控制信号传递给FPDM，该信号是一个低频的PWM信号(可变脉宽的脉冲信号)，占空比为10%85%，FPDM在收到PCM发送过来的所需油压的控制信号后，以高频信号驱动电子油泵，此时占空比为0%100%。电子油泵根据该信号给高压油泵供油，而发动机不
16、同工况所需的燃油量由PCM进行计算和控制，所以不存在回油的情况。低压管路的油压传感器把当前的低压管路油压值传送给PCM，这样就构成了闭环控制回路。,图2-20低压部分的结构1车身控制模块(GEM)2油泵控制模块(FPDM )3PCM4低压油路油压传感器5发动机6高压油泵7过压保护阀8单向阀9泄压阀10电子油泵11机械泵12燃油滤清器,2.0L EcoBoost发动机的燃油喷射系统如图2-19所示，它有低压和高压两部分。低压部分采用了无回流燃油供给系统，其结构如图2-20所示。燃油箱上安装了一个单独的油泵控制模块(FPDM)，通过电子油泵控制线路控制低压油路的压力。PCM将所需要油压的控制信号传递给FPDM，该信号是一个低频的PWM信号(可变脉宽的脉冲信号)，占空比为10%85%，FPDM在收到PCM发送过来的所需油压的控制信号后，以高频信号驱动电子油泵，此时占空比为0%100%。电子油泵根据该信号给高压油泵供油，而发动机不同工况所需的燃油量由PCM进行计算和控制，所以不存在回油的情况。低压管路的油压传感器把当前的低压管路油压值传送给PCM，这样就构成了闭环控
