汽車檢測(cè)與維修技術(shù)畢業(yè)論文1.doc

畢 業(yè) 論 文 課題名稱：燃油直噴燃燒技術(shù)研究姓 名：李俊 學(xué) 號(hào)：0901145589所在系 ： 汽車工程系 專業(yè)年級(jí)： 汽車檢測(cè)與維修技術(shù)2009-1班 指導(dǎo)教師：劉玲 職 稱：導(dǎo)師 二o一二年四月二十八日燃油直噴燃燒技術(shù)研究【摘要】：目前，一些汽車制造商正在將gdi技術(shù)投入實(shí)際的制造應(yīng)用過程。例如mercury marine公司就針對(duì)其大型發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)出了一個(gè)采用雙重空燃直噴燃燒系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。從1996年起日本的三菱公司也開始了gdi發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)工作，西門子和雷諾兩公司也聯(lián)手致力將gdi技術(shù)應(yīng)用于雷諾的megane汽車上。同時(shí)，delphi也宣布將和orbital發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司共同投資開發(fā)一種火花塞和燃油直噴混合的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)只需要一個(gè)通往汽缸燃燒室的孔。開發(fā)直噴技術(shù)的最初想法是由于在大多數(shù)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比可以調(diào)節(jié)到比用化學(xué)計(jì)算法得出的【關(guān)鍵詞】：缸內(nèi)直噴 火花 塞 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的運(yùn)動(dòng)情況 供油系統(tǒng) 稀薄燃燒技術(shù)的原理引言 ：這一新技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用起源于20世紀(jì)30年代,但長(zhǎng)期以來沒有得以發(fā)展,只是到了近些年,由于電子技術(shù)和其它系統(tǒng)性能的提高,才使這種新概念有所作為。 1. 分析：目前,一些汽車制造商正在將燃油直噴燃燒技術(shù)投入實(shí)際的制造應(yīng)用過程汽油直噴燃燒技術(shù)(gdi)就能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的燃料效率提高20。這一新技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用起源于30年代，但長(zhǎng)期以來沒有得以發(fā)展，只是到了近兩年，由于電子技術(shù)和其它系統(tǒng)的性能的提高，才使這種新概念有所作為。目前，一些汽車制造商正在將gdi技術(shù)投入實(shí)際的制造應(yīng)用過程。例如mercury marine公司就針對(duì)其大型發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)出了一個(gè)采用雙重空燃直噴燃燒系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。從1996年起日本的三菱公司也開始了gdi發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)工作，西門 子和雷諾兩公司也聯(lián)手致力將gdi技術(shù)應(yīng)用于雷諾的megane汽車上。同時(shí)，delphi也宣布將和orbital發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司共同投資開發(fā)一種火花 塞和燃油直噴混合的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)只需要一個(gè)通往汽缸燃燒室的孔。開發(fā)直噴技術(shù)的最初想法是由于在大多數(shù)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比可以調(diào)節(jié)到比用化學(xué)計(jì)算法得出的14.7:1更稀薄的狀態(tài)，而不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能造成負(fù)面的影響。然而其局限性卻是這樣的，稀薄混合氣體很難點(diǎn)燃，而且還會(huì)隨之產(chǎn)生相應(yīng)的排放物，其主要成 分是氮氧化合物（nox）。采用直噴技術(shù)后，燃油以細(xì)微滴狀的薄霧方式進(jìn)入汽缸，而不是以蒸汽的方式。這也就意味著當(dāng)燃油霧滴吸收熱量變?yōu)榭扇颊羝麜r(shí)，實(shí)際上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸起到了冷卻的作用。這種冷卻作用降低了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)辛烷的需要，所以其壓縮比可以有所增加。而且正如柴油一樣， 采用較高的壓縮比可以提高燃料的效率。采用gdi技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它能夠加快油氣混合氣體的燃燒速度，這使得gdi發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)的化油 器噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相比，可以很好地適應(yīng)廢氣再循環(huán)工藝。例如，在三菱的發(fā)動(dòng)機(jī)上，當(dāng)?shù)∷龠\(yùn)轉(zhuǎn)過程中如果發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定，則發(fā)動(dòng)機(jī)可以以40:1的空燃比很平 穩(wěn)地運(yùn)行（如果采用了廢氣再循環(huán)egr技術(shù)，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比可以提高到55:1）。決定一種非常稀薄的混合氣體的關(guān)鍵是能否找到一種可靠的點(diǎn)燃它的途徑。這就要求在火花塞間隙附近混合氣的濃度足夠大，以便能點(diǎn)燃。由于火焰的焰心要比火花塞的間隙尺寸大得多，一旦燃燒之后火焰就會(huì)向燃燒室內(nèi)的稀薄氣體區(qū)域擴(kuò)散。早期的gdi的開發(fā)工作 著重于研究能夠在炙熱狀態(tài)下，長(zhǎng)時(shí)間工作點(diǎn)燃可燃物的兆點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)。雖然這個(gè)系統(tǒng)發(fā)出的炙熱的、較大的火花能夠很容易地將稀薄混合氣體點(diǎn)燃，然而由火花塞 發(fā)出的熱量卻大大降低了火花塞電極的使用壽命。采用計(jì)算機(jī)來模擬進(jìn)出燃燒室的燃料和空氣流的情況是一項(xiàng)突破性的技術(shù)。燃燒室和活塞的形狀、噴油脈沖的能量和方向、活塞和發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的運(yùn)動(dòng)情況都會(huì)影響油氣混合物霧滴的位置。這項(xiàng)技術(shù)采用了關(guān)鍵性的計(jì)算機(jī)技術(shù)來確定空燃流的情況以及空燃噴射器的最佳位 置以及火花塞的相關(guān)參數(shù)。兩個(gè)基本的系統(tǒng)當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于gdi時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)基本的系統(tǒng)，它們分別是hpdi 和 lpdi。hpdi系統(tǒng)依靠高壓（100巴或100個(gè)大氣壓力）來迫使燃料進(jìn)入已經(jīng)充滿空氣的燃燒室。在雷諾的ide發(fā)動(dòng)機(jī)中，西門子采用了一個(gè)三活塞的 燃油泵來產(chǎn)生燃料噴射所需的高壓。同時(shí)，由于采用了電磁控制的閥門，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要確定進(jìn)、排氣門的正時(shí)時(shí)間。orbital公司的低壓直噴系統(tǒng)（lpdi）是對(duì)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于汽車制造的技術(shù)的進(jìn)一步完善 和改進(jìn)。采用lpdi系統(tǒng)后，一定量的燃油被噴射到位于油氣混合氣噴射裝置頂部的氣室內(nèi)。一個(gè)皮帶或凸輪傳動(dòng)的空氣壓縮機(jī)用來向空氣噴射裝置提供大約 6.5巴的壓力。當(dāng)空氣噴射裝置的線圈被啟動(dòng)后，空氣壓力就會(huì)使燃油和空氣進(jìn)入到燃燒室中。這個(gè)系統(tǒng)發(fā)生作用的關(guān)鍵是進(jìn)入到燃燒室中的燃料流應(yīng)該是呈現(xiàn)易 燃狀態(tài)。該系統(tǒng)的一個(gè)很主要的特點(diǎn)是由于燃料沒有處在非常高的壓力下，所以也就不需要使用特殊的燃油泵，燃油供油裝置產(chǎn)生開裂和泄漏的危險(xiǎn)性也小得多。hpdi 和 lpdi這兩個(gè)系統(tǒng)都面臨著挑戰(zhàn)。一是燃油的噴射模式必須十分精確，以便能夠以成層的方式正確地將燃料進(jìn)行分配。在hpdi系統(tǒng)中，這意味著需要更高的噴 射壓力和更快的噴射速度。西門子公司宣稱它目前正在研究高達(dá)200巴壓力的燃油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有能夠在半毫秒內(nèi)點(diǎn)火的高精度的噴射裝置。要獲得較滿意的燃空混合氣分層就意味著燃燒室和活塞頂部的形狀都是非常關(guān)鍵的。這需要對(duì)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)使用計(jì)算機(jī)造型和廣泛的測(cè)試來確定其最終的形狀。這也即是說gdi技術(shù)并不能簡(jiǎn)單地捆綁于現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)上。汽缸和活塞需要進(jìn)行變動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制系統(tǒng) 的硬件也需要改進(jìn)。和傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵相比，hpdi系統(tǒng)所需的燃油泵有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)的電動(dòng)燃油泵需要讓燃油流 經(jīng)泵體來保持冷卻和潤(rùn)滑。而另一方面，高壓hpdi系統(tǒng)的燃油泵卻采用了與燃油流隔離開的液壓泵組件。為了降低在如此高的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生泄漏的可能性， 將這兩部分的功能隔離開是很有必要的。psa標(biāo)致/雪鐵龍公司和西門子公司已經(jīng)組成了一個(gè)合資公司來專門為歐洲市場(chǎng)生產(chǎn)這種新型的燃油泵。讓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒非常稀薄的油氣混合氣體也就意味著其每個(gè)燃燒沖程燃燒的燃料量更少，因而產(chǎn)生的功率也就 更小。三菱公司的gdi發(fā)動(dòng)機(jī)通過采用雙重模式的燃燒系統(tǒng)突破了這個(gè)局限性。對(duì)于在正常情況下的諸如城市市區(qū)的低負(fù)載駕駛工況，燃油在壓縮沖程延遲噴射， 這一點(diǎn)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。這種方式提供了一種極稀薄的油氣混合物分層，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)來自不同的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信息探測(cè)到駕駛員希望在 高負(fù)載或高車速下操縱汽車時(shí)，噴射脈沖就會(huì)提前在進(jìn)氣沖程進(jìn)行噴射。這種技術(shù)允許發(fā)動(dòng)機(jī)使用正常的空燃比。其關(guān)鍵是發(fā)動(dòng)機(jī)的電子系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)確定燃油應(yīng)在何時(shí)以何種方式噴射。gdi技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響gdi技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放具有很重要的影響。你可以想像得到，當(dāng)較少的燃料在一個(gè)富氧的環(huán)境中燃燒 時(shí)，hc和co的產(chǎn)生量肯定會(huì)大大減少。另一方面，氮氧化物nox的產(chǎn)生則是個(gè)問題。為了避免這個(gè)問題的發(fā)生，三菱的gdi發(fā)動(dòng)機(jī)采用了30的egr比 率，并采用了一個(gè)新型的稀薄nox氣體催化器。這種催化器是一種儲(chǔ)藏型的設(shè)備，它能夠在需要的情況下吸收多余的nox，然后將hc排放物引入那部分的催化 轉(zhuǎn)換器而重新起作用。由于這個(gè)裝置位于三元催化器的前面，所需要的用于多余的nox催化的hc的量在此處應(yīng)該引起注意。這項(xiàng)新技術(shù)至少需要采用好幾個(gè)傳感器才能夠起作用。人們開發(fā)出了一種新型的傳感器來探測(cè)多余的 nox的水平，這種傳感器在很多方面與傳統(tǒng)的氧傳感器很相似，只不過它的固體電極采用了不同的材料，而且它采用了兩室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的氧傳感器對(duì)于采用 非化學(xué)計(jì)量法得出混合汽體不起作用，所以在這里還需要一些其它的東西。一種被開發(fā)用于ulev發(fā)動(dòng)機(jī)的被稱為uego分線性氧傳感器在這種空燃比的情況下能夠良好地工作，并被用于三菱公司的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中。正如你所知道的那樣，gdi發(fā)動(dòng)機(jī)與目前車輛上廣泛裝備的傳統(tǒng)的進(jìn)油口燃油噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)有很大的不 同，而且這種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)毫無疑問將在不遠(yuǎn)的將來得到應(yīng)用。事實(shí)上，豐田公司的混合動(dòng)力轎車prius上已經(jīng)裝備了一臺(tái)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，而且福特、通用和克 萊斯勒公司都正在對(duì)這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行研制。一個(gè)積淀了70年的概念正在逐步變?yōu)閷?shí)用的產(chǎn)品，這就是讓人值得稱道的地方。而所有這一切都要?dú)w功于車載的傳感器和電子控制系統(tǒng)，以及最終使該項(xiàng)技術(shù)浮出水面的計(jì)算機(jī)建模系統(tǒng)。電噴汽車燃油噴射系統(tǒng)的基本組成之一。作用是把燃油從燃油箱中吸出、加壓后輸送到供油管中，和燃油壓力調(diào)節(jié)器配合建立一定的燃油壓力。 燃油泵向分油管輸送高壓燃油，保證向噴油嘴供應(yīng)持續(xù)的燃油。燃油泵在啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作，如果發(fā)動(dòng)機(jī)停止而點(diǎn)火開關(guān)仍處于on時(shí)，hfm-sfi控制模塊關(guān)閉燃油泵的電源，以避免意外點(diǎn)火.燃油泵位于車輛底部 燃油泵由電動(dòng)馬達(dá)、壓力限制器、檢查閥構(gòu)成，電動(dòng)馬達(dá)實(shí)際工作在油泵殼內(nèi)的燃油中，不用擔(dān)心，因?yàn)闅?nèi)沒有任何可以點(diǎn)火的東西，燃油可以潤(rùn)滑并冷卻燃油馬達(dá)，出油口處裝有檢查閥，壓力限制器位于油泵殼的壓力側(cè)，帶有通向進(jìn)油口的通道。 zyb型點(diǎn)火增壓燃油泵適用于輸送柴油、重油、渣油、燃料油等介質(zhì)，特別適用于路橋工程拌合站 中燃燒器的燃料用泵，是取代進(jìn)口產(chǎn)品的理想產(chǎn)品。zyb型增壓燃油泵不適用輸送高度揮發(fā)或閃點(diǎn)低的液體，如氨、苯等。 缸內(nèi)直噴工作原理當(dāng)轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾子被離心力向外壓，像旋轉(zhuǎn)的油封一樣，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，泵起作用，從進(jìn)油口吸入燃油，并把燃油從出油口壓入燃油系統(tǒng)，當(dāng)關(guān)閉油泵時(shí)，出油口的檢查閥關(guān)閉，防止燃油通過燃油泵流回油箱，檢查閥維持的燃油管壓力稱為“殘余壓力”。 燃油泵最大泵油壓力依賴于壓力限制器的標(biāo)準(zhǔn)，如果燃油泵壓力超過預(yù)定壓力限制，壓力限制器會(huì)打開旁路使燃油流回燃油泵進(jìn)口處。缸內(nèi)直噴又稱fsi(fuel stratified injection)，即燃料分層噴射技術(shù)，代 表著傳統(tǒng)汽油引擎的一個(gè)發(fā)展方向。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是通過電腦采集凸輪位置以及發(fā)動(dòng)機(jī)各相關(guān)工況從而控制噴油嘴將汽油噴入進(jìn)氣歧管。但由于噴油嘴離燃燒室有一定的距離，汽油同空氣的混合情況受進(jìn)氣氣流和氣門開關(guān)的影響較大，并且微小的油顆粒會(huì)吸附在管道壁上，所以希望噴油嘴能夠直接將燃油噴入汽缸。在近來各汽車廠商采用的發(fā)動(dòng)機(jī)科技中，最炙手可熱的技術(shù)非缸內(nèi)直噴莫屬。這套由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)衍生而來的科技目前已經(jīng)大量使用在包含大眾（含奧迪）、寶馬、梅賽德斯-奔馳、通用以及豐田車系上。 2 工作原理：這一技術(shù)是用來改善傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供油方式的不足而研制的缸內(nèi)直接噴射技術(shù)，先進(jìn)的直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用類似于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的供油技術(shù)，通過一個(gè)活塞泵提供所需的100bar以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內(nèi)的電磁噴射器。然后通過電腦控制噴射器將燃料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間直接注入燃燒室，其控制的精確度接近毫秒，其關(guān)鍵是考慮噴射器的安裝，必須在汽缸上部留給其一定的空間。由于汽缸頂部已經(jīng)布置了火花塞和多個(gè)氣門，已經(jīng)相當(dāng)緊湊，所以將其布置在靠近進(jìn)氣門側(cè)。由于噴射器的加入導(dǎo)致了對(duì)設(shè)計(jì)和制造的要求都相當(dāng)?shù)母?，如果布置不合理、制造精度達(dá)不到要求導(dǎo)致剛度不足甚至漏氣只能得不償失。另外fsi引擎對(duì)燃油品質(zhì)的要求也比較高，目前國(guó)內(nèi)的油品狀況可能很難達(dá)到fsi引擎的要求，所以部分裝配了fsi的進(jìn)口高爾夫出現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的水土不服。 此外，fsi技術(shù)采用了兩種不同的注油模式，即分層注油和均勻注油模式。 發(fā)動(dòng)機(jī)低速或中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用分層注油模式。此時(shí)節(jié)氣門為半開狀態(tài)，空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸撞在活塞頂部，由于活塞頂部制作成特殊的形狀從而在火花塞附近形成期望中的渦流。當(dāng)壓縮過程接近尾聲時(shí)，少量的燃油由噴射器噴出，形成可燃?xì)怏w。這種分層注油方式可充分提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速較低、負(fù)荷較小時(shí)除了火花塞周圍需要形成濃度較高的油氣混合物外，燃燒室的其它地方只需空氣含量較高的混合氣即可，而fsi使其與理想狀態(tài)非常接近。當(dāng)節(jié)氣門完全開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油均勻混合。從而促進(jìn)燃油充分燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。電腦不斷的根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況改變注油模式，始終保持最適宜的供油方式。燃油的充分利用不僅提高了燃油的利用效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出而且改善了排放。 實(shí)際應(yīng)用缸內(nèi)直噴技術(shù)在vag集團(tuán)中被廣泛運(yùn)用，由audi rs4和r8共享的4.2升發(fā)動(dòng)機(jī)即是其中性能強(qiáng)悍的代表作。其中大眾集團(tuán)可以算是導(dǎo)入缸內(nèi)直噴科技最具代表性的例子，目前包含audi和vw都已將名為fsi（奧迪品牌）或tsi（大眾、斯柯達(dá)品牌）的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)列為旗下車款的高階動(dòng)力來源，而且在audi和vw車系的頂級(jí)車上，甚至更以fsi結(jié)合上渦輪增壓以增大動(dòng)力。 供油系統(tǒng)采用缸內(nèi)直噴設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)，就在于燃油是以極高壓力直接注入于燃燒室中，因此除了噴油嘴的構(gòu)造和位置都異于傳統(tǒng)供油系統(tǒng)，在油氣的霧化和混合效率上也更為優(yōu)異。加上近來車上各項(xiàng)電子系統(tǒng)的控制技術(shù)大幅進(jìn)步，計(jì)算機(jī)對(duì)于進(jìn)氣量與噴油時(shí)機(jī)的判讀與控制也愈加精準(zhǔn)，因此在搭配上缸內(nèi)直噴技術(shù)以使得發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率大幅提升下，除了發(fā)動(dòng)機(jī)得以產(chǎn)生更大動(dòng)力，對(duì)于環(huán)保和節(jié)能也都有正面的幫助。采用缸內(nèi)直噴的發(fā)動(dòng)機(jī)除了材質(zhì)上的講究，就連活塞、燃燒室也都經(jīng)過特別設(shè)計(jì)。但是缸內(nèi)直噴科技也并非無敵，因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)層面來看，采用缸內(nèi)直噴的供油系統(tǒng)除了在研發(fā)過程必須花費(fèi)更大成本，在部品構(gòu)成復(fù)雜且精密的情況下，零組件的價(jià)格也比起傳統(tǒng)供油系統(tǒng)來得昂貴，因此這些也都是未來缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)尚待克服的要素。 技術(shù)特性現(xiàn)代汽車所使用的引擎，都屬于內(nèi)燃機(jī)引擎一類，將燃料與新鮮空氣 cgi發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)被應(yīng)用于新款奔馳e200導(dǎo)入引擎的汽缸后壓縮，再以火星壓跳火引爆壓縮的油氣，以利爆炸的力量推動(dòng)活塞，透過曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，藉以推動(dòng)車輛。在這樣的過程之中，如何能讓燃油與空氣之間獲得最佳的混合效果與燃燒效果，將決定引擎輸出效能的高低。 現(xiàn)行被稱為噴射引擎，是由（fuel injection）直譯而來，正確的說法應(yīng)是燃料噴射引擎。而燃料噴射的位置在進(jìn)氣歧管當(dāng)中，利用噴嘴產(chǎn)生霧化的油氣，與進(jìn)氣系統(tǒng)的新鮮空氣進(jìn)行均勻的混合后導(dǎo)入引擎。而現(xiàn)行車輛所使用的歧管噴射系統(tǒng)，則是在1980年代所開始導(dǎo)入的主動(dòng)式供油技術(shù)，以取代了原本機(jī)械式的化油器被動(dòng)供油系統(tǒng)。歧管噴射系統(tǒng)的供油噴嘴安裝在進(jìn)氣歧管，在引擎的進(jìn)氣行程時(shí)噴射注入燃油，利用噴嘴產(chǎn)生霧化的油氣，與進(jìn)氣系統(tǒng)的新鮮空氣進(jìn)行均勻的混合后導(dǎo)入引擎，做為引擎運(yùn)作的燃料。3 技術(shù)發(fā)展在電子控制技術(shù)不斷的演進(jìn)之下，引擎控制系統(tǒng)得以透過綿密的感知器網(wǎng)路，隨時(shí)監(jiān)控引擎運(yùn)作的狀況，即時(shí)調(diào)整供油量，使得新鮮空氣與燃料的比例，能保持在最佳的14.7:1之下，讓所提供的燃油都能達(dá)成最佳的燃燒效果。 一如我們之間所提到的，空氣與燃油的比例若能夠保持在14.6:1的比例之下，將能獲得理論上最為完美的燃燒效果，自然亦能輸出最大的動(dòng)力。但這樣的設(shè)定，亦代表著，燃油的使用有著一定的物理極限，將無法進(jìn)一步降低。面對(duì)著人口越來越多、石油越來越少的狀況，歧管噴射系統(tǒng)遇到了瓶頸，即便電腦控制的精度越來越高、噴油嘴的霧化效果越來越好、甚至將每一汽缸的噴油獨(dú)立。但種種更為精密的控制，仍無法滿足新時(shí)代的要求。 全球的科學(xué)家與工程師無不絞盡腦汁，希望能想出更為節(jié)省能源的方式，希望能讓同樣的燃油，可以輸出更大的動(dòng)力、行駛更遠(yuǎn)的里程。而稀薄燃燒以及缸內(nèi)燃油直噴的技術(shù)就在這樣的情形之下被提了出來。 為了達(dá)成節(jié)省能源的目標(biāo)，科學(xué)家將空氣與燃油的比例大幅下降，發(fā)展出不同于傳統(tǒng)的歧管直噴技術(shù)，這便是稀薄燃燒技術(shù)。 稀薄燃燒技術(shù)的原理：使用稀薄燃燒技術(shù)的引擎，噴油嘴的位置不再位于進(jìn)氣歧管當(dāng)中，而是置于氣缸內(nèi)，將燃油直接噴注于燃燒室。 稀薄燃燒技術(shù)的要素： 汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃的關(guān)鍵技術(shù)歸納起來有以下三個(gè)主要方面： 一，提高壓縮比。 采用緊湊型燃燒室，通過進(jìn)氣口位置改進(jìn)使缸內(nèi)形成較強(qiáng)的空氣運(yùn)動(dòng)旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點(diǎn)火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。 二，分層燃燒。 如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無法點(diǎn)燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周圍形成易于點(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。 為了提高燃燒的穩(wěn)定性，降低氮氧化物（nox），現(xiàn)在采用燃油噴射定時(shí)與分段噴射技術(shù)，即將噴油分成兩個(gè)階段，進(jìn)氣初期噴油，燃油首先進(jìn)入缸內(nèi)下部隨后在缸內(nèi)均勻分布，進(jìn)氣后期噴油，濃混合氣在缸內(nèi)上部聚集在火花塞四周被點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)分層燃燒。 三，高能點(diǎn)火。 高能點(diǎn)火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，燃燒速度增快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來達(dá)到上述目的。使用稀薄燃燒的引擎，在進(jìn)氣行程中并不進(jìn)行供油，而是在壓縮行程 豐田的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)后段才進(jìn)行供油，利用高壓的供油泵以及特殊的噴油嘴設(shè)計(jì)，將油氣有效地集中在火星塞附近，讓燃油一口氣地點(diǎn)燒，達(dá)成最佳的燃燒效果，而空氣與燃油的比例，最多可以降低至40:1以下，大幅降低了引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的油耗。而為了讓燃油能夠精確地集由在火星塞的附近，使用稀薄燃燒技術(shù)的引擎，便需要導(dǎo)入缸內(nèi)燃油直噴技術(shù)，以便在壓縮行程進(jìn)行供油，并配合特殊的活塞造型，以達(dá)成油氣導(dǎo)引的目的。 然而，使用稀薄燃燒的技術(shù)，雖然能在燃油使用上有大幅度的節(jié)省，但是在需要大動(dòng)力輸出的狀況之下，則并無法有效的滿足。同時(shí)大量的燃油集由在火星塞附近點(diǎn)燃，將造成局部溫度過高，使得同樣導(dǎo)入汽缸內(nèi)的氮?dú)馀c氧氣發(fā)生作用，產(chǎn)生過多的氮氧化物，造成污染。而這些問題，在經(jīng)過多年的研發(fā)之后，透過更精密的控制以及最新的觸媒科技，均獲得有效的解決，亦讓lexus決定將缸內(nèi)燃油直噴技術(shù)導(dǎo)入在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室由外殼（套）、火焰筒、噴（油）嘴、渦流器、點(diǎn)火裝置等組成。由壓氣機(jī)擴(kuò)散段出來的高壓空氣分成兩股：一股（約占1/42/5）進(jìn)入火焰筒前部，與噴嘴噴出來的燃油混合形成油氣混合氣，經(jīng)點(diǎn)火裝置點(diǎn)火后燃燒。另一股（占3/43/5）從火焰筒與外套間流過，對(duì)火焰筒壁面進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入火焰筒與高溫燃?xì)鈸交欤谷細(xì)鉁囟冉档?，達(dá)到渦輪所要求的溫度。通常要求燃燒室具有燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、點(diǎn)火范圍寬、流動(dòng)阻力小以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、安全可靠和壽命長(zhǎng)等特性。 燃燒室 燃燒室的渦流器一般作成葉片式的，它使氣流按要求方向流動(dòng),以利于點(diǎn)火和燃燒,并使燃燒得以延續(xù)。點(diǎn)火裝置只在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)工作，一旦油氣混合氣點(diǎn)燃后，即停止工作。噴嘴用來將燃料（航空煤油）以極小的油珠噴入火焰筒,使燃料在吸熱后能很快蒸發(fā)成為油氣,與空氣組成極易燃燒的可燃混合氣。常用的噴嘴有離心噴嘴、蒸發(fā)噴嘴、氣動(dòng)噴嘴等。在一些小型發(fā)動(dòng)機(jī)中，還采用高速旋轉(zhuǎn)的甩油盤將燃油甩進(jìn)燃燒室?；鹧嫱彩怯蜌饣旌蠚膺M(jìn)行燃燒的地方。這里溫度最高，一般采用耐高溫的鎳基合金板料或冷軋成型的帶料焊接而成，也有采用鍛件機(jī)械加工的?；鹧嫱惨话悴捎脷饽だ鋮s方式降低筒壁溫度（見發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻）。 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室按氣流在燃燒室中流動(dòng)的方向分為三種：直流式：氣流在燃燒室中沿軸向流動(dòng)。多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種燃燒室。折流式：氣流由壓氣機(jī)流出后，折成兩路流入火焰筒。一般與甩油盤配合使用?；亓魇剑簤簹鈾C(jī)出口的空氣由燃燒室的后端流入火焰筒頭部。燃燒的燃?xì)鈩t向前形成回流。后兩種形式氣流流動(dòng)損失大，但能縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度，一般用于采用離心式壓氣機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)中。燃油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)與一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別在于汽油噴射的位置，目前一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上是將汽油噴入進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣管道上，與空氣混合成油氣混合氣后再通過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃作功；而燃油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)不同，顧名思義，其原理是在氣缸內(nèi)直噴噴射燃油。它將噴油嘴安裝在燃燒室內(nèi)，將汽油直接噴注在氣缸燃燒室內(nèi)，空氣則通過進(jìn)氣門進(jìn)入燃燒室與汽油混合成混合氣被點(diǎn)燃作功。 缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：均勻燃燒和分層燃燒。均勻燃燒：在全負(fù)荷時(shí)，燃油噴射與進(jìn)氣同步，燃油得到完全霧化，使混合汽均勻地充滿燃燒室，自然會(huì)得到充分的燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力得到淋漓盡致的發(fā)揮。在均勻燃燒時(shí)有著和傳統(tǒng)噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相同的空氣與燃油混合比，即空燃比是14.71。而燃油的蒸發(fā)又使混合汽降溫，去除了爆震的產(chǎn)生。也就是說在均勻燃燒情況下，在獲得高動(dòng)力輸出和扭矩值的同時(shí)付出了較低的燃油消耗。勒芒耐力賽就可證明，因?yàn)楸荣愔锌偸窃诰鶆蛉紵隣顟B(tài)。 缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)出色的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在部分負(fù)荷時(shí)的分層燃燒。可燃混合物只分布在火花塞周圍，換句話說，空燃比是14.71的混合氣集中在火花塞周圍，在燃燒室的其他部分則是非常稀薄、接近純空氣的混合氣?；旌掀麑拥拇笮》秶_地反映了瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的需求。在分層燃燒時(shí)，直到壓縮行程時(shí)才噴射燃油，油霧直接進(jìn)入燃燒室中的空氣，而噴油就發(fā)生在點(diǎn)火前瞬間。發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低速時(shí)燃油非常節(jié)省。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在燃燒時(shí)空氣層隔絕了熱，減