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1、东莞职业技术学院毕业设计机械缸内直喷技术学生姓名：学号： 201320040101年级专业： 13 级 2 年数控 1 班指导教师：系部：机电工程系广东东莞提交日期： 2015 年 5 月开题报告缸内直喷 又称 FSI(Fuel Stratified Injection) ，即燃料分层喷射技术，代表着传统汽油 引擎的一个发展方向。传统的 汽油发动机 是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工况从而控制喷油嘴将汽油喷入 进气歧管 。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，所以希望喷油嘴能够直接将燃油喷入汽缸。在近来各汽
2、车厂商采用的发动机科技中，最炙手可热的技术非缸内直喷莫属。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、通用以及丰田车系上。在电子控制技术 不断的演进之下， 引擎控制系统得以透过绵密的感知器网路，随时监控引擎运作的状况，即时调整供油量，使得新鲜空气与燃料的比例，能保持在最佳的14.7:1 之下，毕让所提供的燃油都能达成最佳的燃烧效果。业 技术特性 折叠设现代汽车所使用的引擎，都属于内燃机引擎一类，将燃料与新鲜空气导入引擎的汽缸后压缩，再以火星压跳火引爆压缩的油气，以利爆炸的力量推动活塞，透过曲轴产生旋转的机械能，藉计 以推动车辆。在这样的过程之
3、中，如何能让燃油与空气之间获得最佳的混合效果与燃烧效果，将决定引擎输出效能的高低。预现行被称为喷射引擎，是由（ Fuel Injection ）直译而来，正确的说法应是燃料喷射引擎。而燃料期 喷射的位置在进气歧管当中，利用喷嘴产生雾化的油气，与进气系统的新鲜空气进行均匀的混合后导入引擎。目而现行车辆所使用的歧管喷射系统，则是在1980 年代所开始导入的主动式供油技术，以取标代了原本机械式的化油器被动供油系统。歧管喷射系统的供油喷嘴安装在进气歧管，在引擎的进气行程时喷射注入燃油，利用喷嘴产生雾化的油气，与进气系统的新鲜空气进行均匀的混合及 后导入引擎，做为引擎运作的燃料。工作学习 &安排方阶段日
4、期安排案认识缸内直喷2015 年 1 月2015 年 2 月写开题报告初稿及任务书2015 年 2 月2015 年 3 月分析缸内直喷技术2015 年 3 月2015 年 4 月观看相关的视频和资料2015 年 3 月2015 年 4 月拟定毕业设计论文框架2015 年 4 月2015 年 5 月整理和撰写设计论文，形成终稿等过程2015 年 5 月2015 年 6 月目录摘要，1第一章前言 ，2第二章什么是“缸内直喷”，3（一）发动机的缸内直喷和多点电喷有什么区别（二）缸内直喷的优缺点（三）涡轮增压和缸内直喷的联系缸内直喷工作原理摘要该技术的运用使 FSI 发动机与传统发动机相比拥有更低的油
5、耗、更好的环保和更大的输出功率和扭力。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，将汽油预先以一个较高压力贮存在一个公共通道内；它的压力高低与发动机曲轴转速无关；该公共通道与安装在发动机每个缸内的燃烧室的电磁控制高压喷嘴连接。这电磁控制高压喷嘴所喷出的精细油量是由发动机工况ECU 控制的；当空气被吸入进气歧管时就已经产生了可变涡流，并使进气歧管中的气流形成最佳的涡流状态进入燃烧室内，使空气涡流中心集中在位于燃烧室中央的火花塞周围，当火花塞在正时点火之前高压油嘴将喷射汽油与燃烧
6、室的空气混合，由于高压油嘴喷出精细的汽油，使得汽油与空气之比可达1：25 以上。如果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；通过缸内空气所产生的涡流运动方式在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，即混合比达到12：1 左右，当浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层的稀薄混合气区域。以上就是缸内直喷发动机点火的过程。第一章前言1发动机作为汽车的动力源泉，就像人的心脏一样。不过不同人的心脏大小和构造差别不大，但是不同汽车的发动机的内部结构就有着千差万别。汽车的动力源泉就是发动机，而发动机的动力则来源于气缸内部。发动机气缸就是一个把燃料的内能转化为动能的场所，可以简单理解为，燃料在汽缸内燃烧
7、，产生巨大压力推动活塞上下运动，通过连杆把力传给曲轴，最终转化为旋转运动，再通过变速器和传动轴，把动力传递到驱动车轮上，从而推动汽车前进。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？还有什么区别呢？2第二章什么是“缸内直喷”（一）发动机的缸内直喷和多点电喷有什么区别直喷的比多点电喷的燃油的利用率更好！燃烧完全！尾气排放好！理论上对动力性没有什么影响！不过直喷的比多点电喷省油！对啊！因为燃油的利用率高，燃烧同样多的油，直喷的发动机的做功比多点电喷多！因此，直喷就比较
8、省油！那你只有问说的那人了！问问他有什么依据？缸外燃油喷射的燃油能全部都进入气缸不？肯定有部分的损失！而缸内直喷的燃油可能100% 的消耗在发动机做功过程中， 你说谁比较省？普通的多点电喷发动机的空燃比为14.7 ：1 而某些直喷发动机有稀薄燃烧技术，在部分工况下空燃比可以达到二十几：一你自己比比看！3（二）缸内直喷的优缺点缸内直喷只是将原来在进气管内的喷油改变到在气缸内直接喷油。 下面在具体讲一下。 -缸内直喷技术 汽车行驶所依赖的发动机之所以能产生动力，无非就是气缸吸入空气与汽油混合后进行燃烧，进而做功推动活塞来带动整个机械结构进行运转。这是一个相对简单的过程，相信不少资深的网友已经烂熟于
9、胸。但在油气混合及点火时，如何能够让每一滴汽油都发挥最强效能，就已经在汽车发展的百年间经历了巨大的变化。传统的化油器技术以及后来的电子控制喷射技术相信大家都已经明白，化油器是根据经过化油器的空气量多少来进行油气混合，精准度当然就欠奉 ;而进入电喷时代，电脑会控制放在进气门前的喷油嘴根据当时发动机的负荷，来随时调整喷油量。但科技发展到今天，拥有更加强大自我调整功能的缸内直喷技术已经逐渐被不少汽车厂家所应用。顾名思义，缸内直喷的意思就是直接在汽缸体内进行燃油喷射，有别于其他将喷油嘴放在进气门前的位置，直喷发动机所燃烧的空气在进入气门前是纯净的空气，而不是油气混合体。 这样的工作原理就使得缸内直喷的
10、发动机可以根据进气门开启的时间，来知道进入汽缸燃烧的空气量的多少，才按照当时的车辆工作需要来喷出相应的燃油量。 这样就引申出另一个由缸内直喷发动机带来的新概念 - 分层燃烧。在大负荷或者全油门的工况之下，是不是缸内直喷的发动机需要消耗的燃油其实相差不大。反而在低负荷工况时， 缸内直喷发动机的优点才充分体现出来。 刚才已经说过缸内直喷发动机可根据负荷来决定喷油量，在低负荷时，喷油嘴只喷出最低限度的油量集中在火花塞的周围，气缸内的其他部分都是纯净的空气。区别于以往油气混合体均匀分布的状态，分层燃烧时可以控制喷油嘴，在活塞压缩行程达到最高点 ;火花塞点火前的瞬间才开始喷油。而且在燃烧时空气层隔绝了热
11、，减少了热量向汽缸壁的传递，从而减少了热量损失提升了发动机热效率。同样，缸内直喷这种先进的燃烧技术也会带来一些负面影响。因为在低负荷工况下，会产生相当大量的 NOx( 氮氧化物 )与高温，这样对于三元催化器的要求会很高。但是按照现在一些已经采用缸内直喷技术的发动机来看，这个问题已经得到解决。缸内直喷技术对于一些硬件设施也要求很高，例如需要配备高压喷油嘴，以提高油气的雾化程度与混合效率;缸内直喷系统的发动机除了在材质上更加讲究，而且为了分层燃烧时控制气体的流向，就连活塞、燃烧室形状也都需要特别设计;最最重要的一点，缸内直喷需要稳定品质的高标号燃油，这也是在国内推广需要克服的难点之一。总的来说，缸
12、内直喷技术拥有的自主喷油控制能力，能够使发动机在各种工作状况之下都拥有最高效的燃油利用率。马力提升大概都能在10%左右，而且油耗相差不大。作为消费者和厂商，这种先进的技术真的想不到有拒绝的理由。 另外，至于发展得相当成熟的各种控制气门正时和气门升程技术，例如 :VVT-i 、i-VTEC 、MIVEC 等，或者是涡轮增压以及机械增压技术等，归根到底的目的都是为了能够更高效地控制空气进入气缸的效率。 但能改善最后燃烧步骤的缸内直喷技术还是在逐步推广过程中， 不过就像当年电喷发动机取代化油器一样， 缸内直喷技术肯定会逐渐地被各大厂商所采用。4（三）涡轮增压和缸内直喷的联系涡轮增压都是缸内直喷吗？不全是。缸内直喷这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用
