EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统

浅析,意思还是大白话,因为是大白话,所以文中会有多处非精确描述。在此,请专家斧正!

讲双喷射系统之前,我们先来简单捋一下汽油发动机燃油供给系统的“进化史”。

早期,汽油车燃油供给系统中可燃混合汽的形成及供给装置主要采用化油器,主要靠进气流速(节气门开度)来决定燃油供应量的多少。这种供油量控制方式是粗犷的,是一种模糊的控制方式。发动机的动力性、经济性、排放环保性能等都较差,目前已经淘汰。

随着汽车电子技术的发展,特别是各类传感器以及控制模块的发展,出现了电子控制的燃油喷射系统,俗称电喷。

基础的电喷系统集合了:喷油器、喷油压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器、氧传感器、水温传感器、ECU等等计量、监测、计算用元器件,同时借助于不同工况的发动机工作模型数据库,可以实现闭环控制。

汽油发动机的电喷系统也在经历一个进阶过程:单点电喷、多点电喷、缸内直喷、双喷射

以下为单点电喷(SPI)示意图:


EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统



主要结构特点是一个喷油器、在节气门之前喷射,形成可燃混合汽。

以下是多点电喷(MPI)的示意图(侧重于对比单点电喷):


EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统



主要结构特点是每个汽缸配备一个喷油器,在进气歧管内形成可燃混合汽。

因为本文要重点说MPI和GDI,所以多贴一张MPI示意图:


EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统


以下是缸内直喷示意图:


EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统



缸内直喷的结构特点是:喷油嘴在汽缸内,进气冲程吸入的是空气,一般在压缩冲程接近终了时,喷油嘴将燃油喷入汽缸,混合形成可燃混合汽。基于节能的角度有采用多次喷射的设计(分层燃烧技术,先喷入一部分燃油形成稀薄的混合汽,在压缩终了时再次喷射形成一部分较侬混合汽点燃后“引燃”稀薄的混合汽进行燃烧,达到更加省油的效果)。是目前主流的技术。

插播备注:可燃混合汽是指一定浓度范围的混合汽,事实上混合汽浓度过高或过低都是不利于燃烧的。

简单了解结构特点后来简单对比一下几个电喷系统的优劣势:

首先,对比单点电喷和多点电喷,可以发现: 单点电喷采用一个喷油器,结构简单。多点电喷每缸一个喷油器。单点电喷是调配统一浓度的混合汽分配给各汽缸使用,多点电喷是各个汽缸可以根据各自工况配置不同浓度的混合汽,更加符合每个汽缸的工况需求。做个简单的类比:就好比食堂打饭,一个是不管你饭量多少,每人给一碗,有人嫌多,有人嫌少,而多点电喷就是根据每个人的饭量需要多少给多少,更加合理。

所以,在技术先进维度上它们可以说是梯进的关系,显然,MPI比SPI空燃比可以控制的更准确,发动机的动力性、燃油经济型、排放环保性更好。

接着简单对比一下多点电喷(MPI)和缸内直喷(GDI):

第一,两者混合汽形成的位置和所处的发动机工作冲程不一样。MPI是在进气歧管内形成混合汽,混合汽在进入汽缸的过程中会有部分黏结在歧管内壁的可能性。同时ECU控制喷油量是根据前一个工作循环给出的反馈给出的,所以是一个不断修正但又不断“接近精确”的过程。而缸内直喷是根据进气量计算喷油量的,所以控制更精确。

第二,单点电喷的喷射压力为0.1MPa,多点电喷的喷射压力为0.2~0.35MPa,两者都属于低压喷射。而缸内直喷喷射压力可以达到20MPa(200bar),属于高压喷射,显然雾化效果会更好。举个生活中的栗子:家里用的浇花用的喷壶,多压几下喷出的水雾会比较细,随着压力减少,慢慢会变成较大水珠。

第三点,MPI模式下,进气冲程进入汽缸的是混合汽,在压缩过程中,被汽缸内的积碳等形成的高温点点燃发生爆震燃烧的几率加大,爆震燃烧是会减损发动机功率、扭矩的。为避免爆震发生的几率发动机的压缩比需要控制在一定的范围。而GDI在压缩冲程大部分时间压缩的是空气,不是可燃混合汽,所以这时爆震燃烧的几率较少,所以发动机可以相对做高压缩比。

第四、GDI喷射时机是压缩冲程接近末端,这时候喷入的燃油雾化、汽化过程会吸收热量,所以可以降低燃烧温度。

EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统

阶段性总结一下:

1、GDI燃油喷射量控制更精确,全部是喷入汽缸燃烧的,“烧多少,喷多少”,所以更省油。我们常说的“烧尽每一滴油”,就是指这个。

2、雾化效果更好,燃烧更彻底,排放污染物中的碳氢化合物(CH)、一氧化碳(CO)含量更少。喷油量更精确也是这个效果。

3、压缩比高,带来的直接效果就是提升发动机的功率和扭矩。

4、降低燃烧室温度可以减少排放污染物中氮氧化合物(NOx)的含量。

EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统

EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统

那是不是MPI一点优势也没有了?对比GDI,MPI还是有一些优点的:

1、可燃混合汽是在进气气管内形成的,混合均匀程度会比较好。

2、可燃混合汽对气门背面等位置的积碳有自洁作用,可以防止积碳的产生,气门背面积碳严重的话可以影响到气门的正常闭合。

3、MPI模式对油品的适应性好。

EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统

好了现在终于该双喷射模式出场了!

双喷射模式就是集合了MPI和GDI的工作模式,看下示意图先:


EA888 TSI第三代涡轮增压发动机“4双技术”浅析之——双喷射系统



上汽大众EA888 TSI第三代涡轮增压发动机拥有双喷射技术,结合了MPI和GDI的优点。

低负荷工况时,MPI结合GDI模式工作。高负荷工况时,采用GDI模式工作。既能够提供充沛的动力,同时还有更省油、更环保、更有利于延长发动机使用寿命!

卓越的技术,成就了大众卓越的品质!


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