缸内直喷GDI发动机培训资料.ppt

21世纪轿车的理想动力装置GDI发动机
汽油直接喷射(Gasoline Direct Injection)发动机简称GDI 发动机,是近年来国外内燃机研究与开发的热点。专家认为,汽油机直喷技术的出现,使汽车发动机技术进入了一个崭新的时代,它在21 世纪有取代传统的汽油机和柴油机的趋势,成为轿车最理想的动力装置。
传统的汽油发动机是将汽油喷射到进气管
中,与空气混合后再进入气缸内燃烧,而
GDI发动机是将汽油直接喷入气缸,利用缸
内气流和活塞表面的燃料雾化与空气形成混
合气进行燃烧。
GDI发动机具有很好的工作稳定性和负荷性能,
同时低温起动性能得到了明显改善,能实现分层燃
烧,燃油经济性大大提高,其油耗可达到涡轮增压
直喷(TDI)柴油机的水平,且省略了涡轮增压装置,
省却了复杂的高压喷射系统。GDI发动机能用稀燃技
术,空燃比可高达40:1,甚至最高可达100:1,使
得功率和转矩均高于传统汽油机,油耗、噪声及二
氧化碳的排放量都较低,GDI发动机工作的均匀性、
瞬时反映性、起动性等均比传统汽油发动机有较大
的改进。因此各国汽车生产企业都在大力开发这种
技术先进、性能优异的GDI发动机。
GDI发动机的研究始于德国,早在50年代,德
国就有直喷二冲程汽油机装车应市,甚至还装到声
名显赫的SL级奔驰轿车上,但是很快就销声匿迹。
后来德国的设计师们,无论是奔驰、宝马,还是大
众,对于汽油直接喷射都采取皱眉挥斥的态度。因
为根据试验,他们认为这种发动机运转性能差,汽
车几乎无法开,废气问题也无法解决,于是便停止
了GDI发动机的研制开发。
日本三菱汽车公司于1996年研制成功GDI发动
机,并将其装在Galant牌汽车上,于同年8月投放
日本汽车市场。1997年装备同样发动机的中级轿车
Garisma进入西欧市场,,功
率为88kW,100km油耗为5L左右,发动机价格较
原先略有上涨。三菱汽车公司计划在最近几年内将
其生产的汽油机全部改成汽油直接喷射,丰田汽车
公司也准备步其后尘,三菱公司的成功表明,汽油
直接喷射是可行的。废气中的氮氧化物含量高的问
题,可利用废气再循环及加装第二只催化裂化转换
器来解决。
今天,几乎所有汽油机都是间接喷射
的,与其相比,GDI发动机无论在油耗上,还
是在排放净化上,都取得了巨大的进步,并
且在稀燃方面,GDI发动机允许混合气变得稀
薄,特别是在部分负荷内。理论计算出的标
准空燃比应是15:1,在稀燃技术方面丰田和
三菱都取得了初步的成果,空燃比已达到
20:1。
但是,若采用汽油直接喷射,混合气可进
一步稀化。通常进气道或多或少呈水平布置,
而三菱的GDI发动机则通过垂直布置的进气道
和专门设计的鼻形活塞,成功地在燃烧室中建
立起分层充量。在火花塞附近的区域内,形成
较深的油雾,即能着火的混合气,在其它区域
内一点混合气也没有。因此,即使是空燃比
40:1的混合气,发动机也能可靠着火。油门
最大时,混合气接近标准空燃比,这时省油的
优点消失,但汽车很少在全负荷工况下工作。
GDI发动机的研制开发,可谓花开在德
国,果却结在日本。三菱汽车公司GDI发动
机的研制成功令全世界的汽车制造商和发动
机制造商瞠乎其后,于是世界车坛掀起了
GDI发动机研制开发利用热潮。从此,汽油
机的发展又迈出新的一步,这也将推动世界
汽车工业的发展。
日本
对于GDI发动机的研制开发与利用,日本
三菱汽车公司处于领先地位,1997年先后又开
、
种机型,分别装于四种中、大型轿车上投放市
场。还推出三种新的GDI发动机:
缸机、。据三菱
,该机
可节油20%,降低排放20%,提高发动机功率
和转矩10%。
丰田汽车公司于1996年底研制出D-4型
,已批量装车使用。1998
年,
机,
动机。丰田汽车公司D-4型GDI发动机可降低
、
卧式对置四缸机、
。