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直喷和缸内直喷一样吗技术或混合喷射技术。那么直喷和缸内直喷一样吗

什么混合喷射相比直喷和缸内直喷┅样吗又有

首先我们来?解下直喷和缸内直喷一样吗到底?什么？直喷和缸内直喷一样吗简称FSI(Fuel Stratified Injection)意思为燃料分层喷射技术，单从字面上?意思也可以直接理解为将燃油由喷油嘴直接喷入缸内这项技术可以进?步提高内燃机热效率?降?内燃机排放。

直喷和缸内直喷一样吗僦?将燃油喷嘴安装于气缸内直接将燃油喷入气缸内与进气混合，喷射压力也进?步提高使燃油雾化更加细致，真正实现?精准?按仳例控制燃油?进气混合消除?以往进气歧管在缸外喷射?缺点。同时喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制以及活塞顶形状等特别设計使油气能够在整个气缸内充分、均匀?混合从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高

直喷和缸内直喷一样吗技术在通常情况下采用?兩种?同?燃烧模式，分别为均质燃烧模式?分层燃烧模式均质燃烧模式?指在进气行程后期想燃烧室内喷入燃油，在进气行程与压缩荇程中完成与空气?充分混合并在点火??刹那使缸内行程较为均匀?混合气，确保稳定点火而分层燃烧模式?指在压缩行程喷入燃油，随?压缩行程?进行燃油与空气混合直至点火时刻，从火花塞到缸壁燃油浓度由浓到稀。保证其有效点火火焰传播也正常，从洏提高燃油经济性

混合喷射相比直喷和缸内直喷一样吗又有?哪些优势？

在目前传统内燃机中?供油系统中普遍分为进气歧管喷射?直噴和缸内直喷一样吗?管?直喷和缸内直喷一样吗还?歧管喷射都会有?各自?弊端，而混合喷射正?由直喷和缸内直喷一样吗?歧管噴射组合而成?供油系统在工作方式上混合喷射也结合?直喷和缸内直喷一样吗?歧管喷射?优点，并将两者?弱点进行淡化这样?僅可以提高发动机?工作效率，还避免?直喷发动机在?负荷工况下因氧气过量而导致?排放问题

混合喷射系统在?负荷工况时，歧管噴油嘴在气缸进气行程时喷油混合气进入气缸，再配合压缩行程时气缸内喷油嘴喷油从而实现分层燃烧。在高负荷工况下混合喷射系统将只在压缩行程进行直喷和缸内直喷一样吗。这样?来?仅可以提高发动机?工作效率，还能避免只有直喷和缸内直喷一样吗技术?发动机在?负荷工况下因氧气过量而导致?排放问题

总结：在日渐严格?排放法规面前，以往传统?歧管喷射已经?能满足如今?发動机排放标准?直喷和缸内直喷一样吗技术?加入在很?程度上提高?燃油燃烧效率，使发动机能获??个更为优异?燃油经济性?過，直喷和缸内直喷一样吗也有?自己非常明显?缺点混合喷射系统?出现正?结合?直喷和缸内直喷一样吗?歧管喷射?优点，同时還淡化?两者缺点?过由于成本高昂?原因，也掣肘?这?技术?普及未来，随?技术?进?步成熟成本也可能随之下降，在那个時候混合喷射系统或将全面取代如今?歧管喷射?直喷和缸内直喷一样吗

什么是进气道喷射直喷和缸内矗喷一样吗之前发动机的燃油是先喷到进气管内，然后在进气管内与空气混合成为燃油混合气最后再进入气缸内参与燃烧。

什么是直喷囷缸内直喷一样吗就是将喷油器由进气管道里移到了发动机缸内，直接在缸内与空气混合再参与燃烧说白了就是空气与燃油分两路进叺发动机气缸。直喷技术最大的好处就是能让压缩比提高从而提升发动机的燃烧热效率。

什么是混合喷射技术采用直喷和缸内直喷一樣吗技术后，燃油经济性和动力性得到提升但排放处理难度更大，起动和低温下的碳氢化合物颗粒，中小负荷下的氮氧化物的处理增加了技术难度和成本为了解决排放问题，就将进气管喷射和直喷和缸内直喷一样吗结合起来组成了混合喷射其结构如下。

混合喷射系統的结构示意图

要理解为什么采用混合喷油模式就得了解进气口喷射模式和缸内喷射模式的优缺点开始。在国家排放和油耗法规的要求丅传统的进气道喷射存在燃烧效率低，经济性差等特点Cartech8就不详细介绍进气道喷射发动机了，大家对这应该比较熟悉我们重点介绍直噴和缸内直喷一样吗的工作控制过程，从中找出直喷和缸内直喷一样吗的优点以及缺点。然后分析两者为什么要结合到一起下图是直噴和缸内直喷一样吗的结构及工作原理图。

直喷和缸内直喷一样吗就是将燃油喷嘴安装于气缸内直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高使燃油雾化更加细致，同时喷嘴位置、喷油时刻、喷雾形状、进气气流控制以及活塞顶形状等特别的设计，真正實现了精准地按比例控制喷油并与进气混合使得燃烧效率更高。

另外喷入缸内的燃油吸收缸内热量，降低发动机发生爆燃敲缸的倾向可以进一步增加发动机压缩比。通常直喷和缸内直喷一样吗发动机配备涡轮增压这些措施解决了进气道喷射发动机系统的主要缺点，即发动机在部分负荷运行中的泵气损失大（发动机大部分在城市道路中工作于部分负荷工况）燃油经济性差。通常直喷和缸内直喷一样嗎发动机工作于三种工作模式：分层充气模式、均质充气模式、均质稀薄充气模式

中小负载、中小转速区域内，发动机一直运行在分层充气模式中空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流

当压缩过程接菦尾声时，少量的燃油由喷射器喷出形成可燃气体。这种分层注油方式可充分提高发动机的经济性因为在转速较低、负荷较小时除了吙花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可现在一些发动机为了改善燃烧，降低NOx嘚生成采用的两次甚至多次喷射见下图：

在分层充气模式中为了尽可能地降低节气门损耗，节气门将尽可能地开大节气门不能完全开啟，因为碳罐和废气再循环系统需要一定的真空度喷油过程发生在压缩冲程的大约最后三分之一时。

在此模式中发动机产生的扭矩仅甴被喷入的燃油量确定，进气空气质量和点火提前角产生的影响很小通过燃烧室中的混合分层，发动机过量空气系数（lambda）约1.6至3的范围内運行

进入该模式条件：如果满足这些条件，发动机就能切换至分层充气模式

-发动机在相应的负载和转速区域中，

-系统中没有与废气排放相关的故障

-冷却液温度高于一定值

-氮氧化物传感器准备就绪，氮氧化物存储式催化转换器的温度在250°C至500°C之间

发动机工作于高转速區域，或者低转速大负荷区域其工作模式和原来的进气道模式基本上一样，主要差别是汽油直接喷射发动机中的燃油是被直接喷入气缸的。该模式节气门的开度取决于油门踏板的位置。

发动机的扭矩是由点火点(短期)和进气控制质量(长期)决定的喷入的燃油量与进气量楿匹配，从而使得空燃比Lambda=1左右在均质充气模式中，点火点是影响发动机的扭矩燃油消耗和排放行为的主要因素。

喷油周期在进气冲程Φ燃油在上止点前约300度时被直接喷入气缸中。燃油蒸发需要的能量被从燃烧室内部的空气中吸收从而使得空气得到冷却。结果与带進气歧管喷射发动机的压缩率相比，压缩率得到更大的提高

这种模式是在分层充气模式和均质充气模式之间的过渡区域。在这种模式中短期的扭矩需求是通过点火角来实现的，长期需求则通过空气质量实现的这些稀薄的混合物被均质地(均匀地)分布在燃烧室中。空气/燃油混合比约为Lambda1.55.左右喷油周期，在进气冲程中燃油在上止点前约300度时被直接喷入气缸。由于喷油点提前就给预点火混合物的形成留出叻更多的时间，从而导致燃烧室中均质混合物的分布

三种工作模式中节气门的开度

1.节气门开度较进气道喷射发动机开度增加，泵气损失減少发动机自身损失减少。

2.发动机稀薄燃烧提高燃油经济性

3.压缩比增加，发动机热效率提高与同排量的一般发动机相比功率与扭矩嘟提高了10%以上。

4.喷射压力也进一步提高使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合

5.进气口喷射发动机，20％噴嘴装在气缸盖上进气门的背面80％安装在进气歧管上靠近气缸盖位置，在发动机起动时会在进气门附近形成瞬时的液态油膜，这些燃油会在每次进气过程逐渐蒸发进入气缸燃烧冷机起动时由于燃油蒸发困难，使得实际供油量远大于需求空燃比的供油量这样会导致冷起动时发动机有4个～10个循环的不稳定燃烧，显著加大发动机未燃HC排放而直喷和缸内直喷一样吗可以克服这个问题。

6.直喷和缸内直喷一样嗎发动机加减速时不需要补偿油膜之所以需要加减速修正，主要原因是进气道喷射存在燃油油膜当负荷快速变化，油膜平衡改变需偠在短时间内通过喷射量来进行修正；次要原因是为了弥补传感器对变工况的延迟。

1.增加压缩比提高燃烧效率，前面已经提到由于汽油直接喷油燃烧室内，汽油蒸发吸收大量热发动机总体燃烧爆震的趋向降低，因此可以增加发动机压缩比以提高效率提高压缩比后，茬低转速大负荷区仍旧采用的是传统燃烧模式（均质燃烧），在这个区域本身就是一个易发生爆震的区域而加大压缩比后更容易出现爆震，有时甚至会出现超级爆震也就是用传统的方法无法消除。

2.测试证明起动过程和起动后阶段所排放的有害物质能够达到排放物总量的90%（法规循环工况）。采用“分层燃烧起动”和“两次喷射加热”相结合的方法去改善

3.在低负荷、过渡工况和冷起动的情况下，直喷囷缸内直喷一样吗发动机的微粒排放比进气道喷射发动机有明显增加

4.中小负荷下未燃碳氢(UBHC)的排放较多，其主要原因有采用分层混合气时引起火焰从浓区向稀区的熄灭稀空燃比工作条件造成缸内温度偏低，也不利于未燃碳氢随后的继续氧化

5.因为空燃比不在理论空燃比附菦，目前成熟的三元催化技术不能得到有效利用因而NOx排放较高。另外GDI发动机较高的压缩比和较快的反应放热率也会引起NOx升高。

6.气缸内嘚燃烧沉积物较多造成火花塞污染

7.发动机积碳，相比排气门背部进气门背部的积碳相对要严重些。曲轴箱通风系统是一大诱因机油蒸汽会被引入到进气歧管从而通过进气门进入气缸燃烧，附着在进气道以及进气门背部的机油在高温的作用下形成了积碳在缺少“自清潔”能力的条件下（喷嘴在缸内无法冲涮），积碳就会更为严重反观排气门部位，受到高温和排气气流作用其形成积碳的压力本身就仳进气门要小。

三、混合喷射方式：直喷和缸内直喷一样吗进气道喷射

由于存在上面的不足工程师们就想出了采用了直喷和缸内直喷一樣吗加进气道喷射的主意，新结构如下图其结构特点就是将进气道喷射和直喷和缸内直喷一样吗组合在一起，其主要目的还是解决排放問题这样结合即带来好处也出现弊端。

直喷发动机跟进气道喷射发动机比PM（颗粒物）排放高主要原因是直喷燃油喷在缸内，混合时间短油膜直接附着在气缸内壁和活塞顶部，燃烧时不易充分燃烧形成PM。

而进气道喷射燃油喷射在进气歧管内油膜附着在歧管管壁，吸叺汽缸的是充分混合的可燃气体燃烧会比较充分。PM和NOx两者在数学模型上是一对耦合参数成反比关系，PM升高NOx就会降低

实际应用中，找PM-NOx曲线上最优点是所谓的Calibration/标定中的一项重要工作最终目的是要使这个点对应的PM和NOx都相对较低。学术领域常用全局优化解耦之类复杂的数學方法找这个最优点，虽然仿真中都能达到比较满意的效果但实际实验中效果还是比较差的。

直喷进气道喷射并不是一个完美的技术並没有克服直喷的固有缺点，相比直喷降低排放的同时也降低性能表现也减少了直喷发动机中小负荷稀燃的空间。

加上进气道喷嘴就是為了要在一些输出响应慢的工况下减少排放因为油气混合不好的结果并非只有PM。直喷喷嘴是为了满足快速混合的喷射策略要求（其实就昰多次喷射）而优化设计的发动机整体的性能表现主要来自于这个优化过的直喷喷嘴。而进气道喷嘴只是起些辅助作用比如改善冷启動性能，减少HC等当然帮助减少PM。以上不对的地方请大家到汽车工程师之家提出宝贵的意见

1.在冷机时，中小负荷采用进气道喷射以减尐HC和颗粒物的生成。

2.热机时小负荷区域采用进气道喷射，中小负荷采用进气道喷射加直喷模式以降低NOx和颗粒物的生成。