剖析三菱GDI

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：qscesz 類別：汽車構造維修時間：2007-01-10

    隨著近年燃油價格不斷往上竄，汽車運行的最佳經濟性也成為各大車廠不斷尋求的目標。汽油直噴式是實現這一目標的途徑之一，汽油機實現直噴式巳經成為一種新世紀的潮流。
    汽油直噴式也稱為缸內噴注，本欄目“稀燃發動機技術的發展”一文巳有介紹，本文以比較典型的三菱直噴式汽油機（簡稱：GDI）的工作情況為例，再做一次比較全面的介紹。在這之前，首先介紹化油器、電控噴射與直噴式等三種汽油機的不同供油方式。
    化油器發動機是在進氣管道的化油器位置上吸出汽油，與空氣混合，霧化形成混合氣，經氣門進入氣缸（左圖）；電控汽油噴射發動機是在進氣歧管，氣門之前的位置上噴射汽油，再經氣門進入氣缸（中圖）；直噴式汽油發動機則是直接在氣缸里面噴射汽油（右圖）。從而可知，世界上三種形式的汽油發動機的重大區別在于汽油出口的位置，位置不同，技術也不同。
    缸內噴注的關鍵在于產生與傳統發動機不同的缸內氣流運動狀態，通過技術手段使噴射入氣缸的汽油與空氣形成一種多層次的旋轉渦流。因此GDI采用了立式吸氣口、彎曲頂面活塞、高壓旋轉噴射器等三種技術手段。
    立式吸氣口代替傳統的橫向吸氣口，通過來自上方的強大下降氣流，形成與以往發動機相反的缸內空氣流動－縱向渦流轉流。彎曲頂面活塞利用活塞頂的凸起形狀，增強了這個縱向渦流轉流，再通過高壓旋轉噴射器噴射出霧狀汽油，在壓縮沖程后期的點火前夕，被氣體的縱渦流融合成球狀霧化體，形成一種以火花塞為中心，由濃到稀的層狀混合氣狀態。這樣，從總體上看，雖然混合比達到40：1，但聚集在火花塞周圍的混合氣卻很濃厚，很容易點火燃燒。
    在這里要特別介紹一下活塞頂的形狀對缸內氣流的作用。活塞在上止點位置時，活塞頭頂面與氣缸蓋之間的間隙叫做燃燒室，燃燒室的容積是決定發動機性能的重要因素。GDI活塞頂面的凸起部分象屋頂，又稱“彎曲頂面活塞”（見圖），它縮小了燃燒室的容積，有助于形成強勢渦流。縮小燃燒室容積必然提高了壓縮比，因此GDI的壓縮比達到12：1，比以往發動機高出1/3左右。壓縮比提高了，缸內溫度必然也隨之提高，有助于稀燃。壓縮比高，輸出功率增大，這樣也就彌補了稀燃帶來的功率損失。
    壓縮比提高也就是說缸內壓力提高了，于之配合的是高壓燃料泵，用高壓方式將汽油送進燃燒室內。但是，汽油的性質決定壓縮比只能局限于一定的限度內，否則就會出現爆燃，為了避免這一現象，GDI分兩步噴射的過程，第一步在進氣沖程中噴射汽油以降低氣體溫度，適應高壓縮比；第二步在壓縮沖程后期噴射汽油，形成上面闡述過的層狀混合氣形態。這是一環扣一環的技術，相輔相成，缺一不可。
    稀燃技術有省油的優點，但因為高壓高溫環境也會產生NOx（氮氧化物）排放過高的現象。GDI采用了EGR技術解決這個問題。所謂EGR是指排氣再循環技術，將排出氣缸已經燃燒過的部分氣體利用氣門重疊時間再回到氣缸中，降低燃燒的最高溫度從而降低NOx的排放量。據介紹GDI的NOx下降了90%，是否如此，只有環保部門的測量才能知曉了。
    據三菱介紹，GDI與以往的發動機相比，扭矩提高了10%；加速性能提高5%；空載時燃料下降40%；汽車以時速40公里/小時行駛時燃料下降25%；由于GDI在中低速段比較節油，因此在市區行駛，其節油的效率十分明顯