EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統

淺析,意思還是大白話,因為是大白話,所以文中會有多處非精確描述。在此,請專家斧正!

講雙噴射系統之前,我們先來簡單捋一下汽油發動機燃油供給系統的“進化史”。

早期,汽油車燃油供給系統中可燃混合汽的形成及供給裝置主要採用化油器,主要靠進氣流速(節氣門開度)來決定燃油供應量的多少。這種供油量控制方式是粗獷的,是一種模糊的控制方式。發動機的動力性、經濟性、排放環保性能等都較差,目前已經淘汰。

隨著汽車電子技術的發展,特別是各類傳感器以及控制模塊的發展,出現了電子控制的燃油噴射系統,俗稱電噴。

基礎的電噴系統集合了:噴油器、噴油壓力傳感器、空氣流量計、節氣門位置傳感器、氧傳感器、水溫傳感器、ECU等等計量、監測、計算用元器件,同時藉助於不同工況的發動機工作模型數據庫,可以實現閉環控制。

汽油發動機的電噴系統也在經歷一個進階過程:單點電噴、多點電噴、缸內直噴、雙噴射

以下為單點電噴(SPI)示意圖:


EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統



主要結構特點是一個噴油器、在節氣門之前噴射,形成可燃混合汽。

以下是多點電噴(MPI)的示意圖(側重於對比單點電噴):


EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統



主要結構特點是每個汽缸配備一個噴油器,在進氣歧管內形成可燃混合汽。

因為本文要重點說MPI和GDI,所以多貼一張MPI示意圖:


EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統


以下是缸內直噴示意圖:


EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統



缸內直噴的結構特點是:噴油嘴在汽缸內,進氣衝程吸入的是空氣,一般在壓縮衝程接近終了時,噴油嘴將燃油噴入汽缸,混合形成可燃混合汽。基於節能的角度有采用多次噴射的設計(分層燃燒技術,先噴入一部分燃油形成稀薄的混合汽,在壓縮終了時再次噴射形成一部分較儂混合汽點燃後“引燃”稀薄的混合汽進行燃燒,達到更加省油的效果)。是目前主流的技術。

插播備註:可燃混合汽是指一定濃度範圍的混合汽,事實上混合汽濃度過高或過低都是不利於燃燒的。

簡單瞭解結構特點後來簡單對比一下幾個電噴系統的優劣勢:

首先,對比單點電噴和多點電噴,可以發現: 單點電噴採用一個噴油器,結構簡單。多點電噴每缸一個噴油器。單點電噴是調配統一濃度的混合汽分配給各汽缸使用,多點電噴是各個汽缸可以根據各自工況配置不同濃度的混合汽,更加符合每個汽缸的工況需求。做個簡單的類比:就好比食堂打飯,一個是不管你飯量多少,每人給一碗,有人嫌多,有人嫌少,而多點電噴就是根據每個人的飯量需要多少給多少,更加合理。

所以,在技術先進維度上它們可以說是梯進的關係,顯然,MPI比SPI空燃比可以控制的更準確,發動機的動力性、燃油經濟型、排放環保性更好。

接著簡單對比一下多點電噴(MPI)和缸內直噴(GDI):

第一,兩者混合汽形成的位置和所處的發動機工作衝程不一樣。MPI是在進氣歧管內形成混合汽,混合汽在進入汽缸的過程中會有部分黏結在歧管內壁的可能性。同時ECU控制噴油量是根據前一個工作循環給出的反饋給出的,所以是一個不斷修正但又不斷“接近精確”的過程。而缸內直噴是根據進氣量計算噴油量的,所以控制更精確。

第二,單點電噴的噴射壓力為0.1MPa,多點電噴的噴射壓力為0.2~0.35MPa,兩者都屬於低壓噴射。而缸內直噴噴射壓力可以達到20MPa(200bar),屬於高壓噴射,顯然霧化效果會更好。舉個生活中的栗子:家裡用的澆花用的噴壺,多壓幾下噴出的水霧會比較細,隨著壓力減少,慢慢會變成較大水珠。

第三點,MPI模式下,進氣衝程進入汽缸的是混合汽,在壓縮過程中,被汽缸內的積碳等形成的高溫點點燃發生爆震燃燒的幾率加大,爆震燃燒是會減損發動機功率、扭矩的。為避免爆震發生的幾率發動機的壓縮比需要控制在一定的範圍。而GDI在壓縮衝程大部分時間壓縮的是空氣,不是可燃混合汽,所以這時爆震燃燒的幾率較少,所以發動機可以相對做高壓縮比。

第四、GDI噴射時機是壓縮衝程接近末端,這時候噴入的燃油霧化、汽化過程會吸收熱量,所以可以降低燃燒溫度。

EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統

階段性總結一下:

1、GDI燃油噴射量控制更精確,全部是噴入汽缸燃燒的,“燒多少,噴多少”,所以更省油。我們常說的“燒盡每一滴油”,就是指這個。

2、霧化效果更好,燃燒更徹底,排放汙染物中的碳氫化合物(CH)、一氧化碳(CO)含量更少。噴油量更精確也是這個效果。

3、壓縮比高,帶來的直接效果就是提升發動機的功率和扭矩。

4、降低燃燒室溫度可以減少排放汙染物中氮氧化合物(NOx)的含量。

EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統

EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統

那是不是MPI一點優勢也沒有了?對比GDI,MPI還是有一些優點的:

1、可燃混合汽是在進氣氣管內形成的,混合均勻程度會比較好。

2、可燃混合汽對氣門背面等位置的積碳有自潔作用,可以防止積碳的產生,氣門背面積碳嚴重的話可以影響到氣門的正常閉合。

3、MPI模式對油品的適應性好。

EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統

好了現在終於該雙噴射模式出場了!

雙噴射模式就是集合了MPI和GDI的工作模式,看下示意圖先:


EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機“4雙技術”淺析之——雙噴射系統



上汽大眾EA888 TSI第三代渦輪增壓發動機擁有雙噴射技術,結合了MPI和GDI的優點。

低負荷工況時,MPI結合GDI模式工作。高負荷工況時,採用GDI模式工作。既能夠提供充沛的動力,同時還有更省油、更環保、更有利於延長髮動機使用壽命!

卓越的技術,成就了大眾卓越的品質!


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