缸内直喷技术的悠久历史-车品展示-聚鸿汽车用品

对于一些缸内直喷技术的悠久历史和奔驰直喷发展前景这样的话题，一直都是很多人想知道的，下面就让小编带你了解一下。

直接喷射到气缸中

在众多突破性的发动机技术中，缸内汽油直喷技术是一项值得重点关注的创新技术，主流车企将汽油直喷技术应用于新产品的案例不断增加。那么这项技术是从什么时候开始的呢？其独特的技术特点和优势是什么？今天我们就对汽油机缸内直喷技术进行历史回顾与分析。

缸内直喷技术的发展历史

1955年，世界上第一台配备采用直喷技术的4冲程汽油发动机的量产车型——梅赛德斯-奔驰300SL诞生，这款30L直列6缸发动机，代号M198，使用机械汽油。博世首先提供的直喷系统，最大输出功率约为160kw，大约是当时普遍采用化油器的同排量汽油机输出功率的两倍！并且油耗降低了10%左右。

由于燃油增压系统和喷油器不是相互独立的，当曲轴驱动的高压燃油泵对燃油进行增压时，燃油必须立即喷入气缸，这样做的直接缺点是发动机不能在此期间将燃油注入气缸。有些300SL需要每1,000英里左右更换一次机油，因为积聚的汽油沿着气缸壁流入油底壳而不是被燃烧，从而稀释了机油。

从20世纪50年代到1970年代，缸内直喷技术基本上没有取得重大进展。

遗憾的是，在接下来的几十年里，汽车直喷技术不再得到推广，但仍有一些制造商，包括AMC和福特，仍然致力于该技术的研究。

福特于1958年提出“PROCO”计划。特别是20世纪70年代石油危机发生时，福特进一步加快了这一计划的研究。当时采用的解决方案是将浓混合气和稀混合气分别注入气缸内，实现顺序燃烧。根据维多利亚皇冠使用该技术的验证，“PROCO”发动机可实现约20%的燃油节省，但存在电控技术不成熟、成本高、氮氧化物排放不达标等题。把它放在一边。

三菱是现代直喷技术的先驱。

随着电子技术的快速发展，汽油直喷技术的关键电控环节有望得到突破。1996年，三菱汽车首次在现有18L发动机型号4G93上增加了电控汽油缸内直喷系统，并率先推出了世界上第一台融入现代技术的缸内直喷汽油发动机，商标为“GDI”，这款GDI发动机用于日本销售的Galant轿车和欧洲版Karisma。

由于早期的GDI发动机还不够成熟，节省燃油的优势没有得到明显体现，而且在废气排放方面也存在劣势，因此并没有得到市场的积极响应。此后，三菱汽车不断改进GDI技术，推出了采用该技术的6G74、4G15等一系列车型。推出五年内，三菱的各种GDI发动机成功生产了100万台。

日产、丰田等汽车厂商纷纷推出缸内直喷技术。

1997年和1998年，日产和丰田相继推出了自己的“NEO-Di”和“D4”直喷技术，直到1999年雷诺才推出了欧洲第一款配备汽油直喷技术的发动机。相比之下，其他一些欧洲汽车制造商在同一时期却走了捷径。PSA集团从三菱公司购买了GDI技术用于其EW10汽油发动机，并将其命名为“HPi”技术。这是与三菱Charisma共享的第一代车型。沃尔沃S40/V40直接搭载了采用GDI技术的4G93发动机，而且据说当时丰田在开发过程中也向丰田请求了技术合作，采用了大众熟知的FSI汽油直喷技术。毫无疑，日本汽车公司在现代汽油缸直喷技术的发展中发挥了先锋作用。

第一款结合涡轮增压器和直喷技术的发动机来自三菱。

2000年，世界上第一台结合废气涡轮增压器和汽油直喷技术的发动机由三菱创造，该车型仍在4G93发动机的基础上开发，仅安装在帕杰罗iO5门车型上。118kw/5200rpm，最大扭矩220Nm/3500rpm。与大众2005年发布的第二代EA系列18TSI发动机相比，这款五年前发布的首款直喷增压发动机在账面数据上并不落后太多。

技术特点

如果简单了解一下缸内直喷技术的发展历史，很多人都会想知道为什么主流车企都在积极研发并量产这项发动机技术。要回这个题，首先要了解发动机燃油系统供油技术的原理和存在的题。

原因一化油器无法精确控制油气混合。

很多年轻人可能对“蒸发器”感到陌生，甚至从未听说过。20世纪80年代和90年代中国道路上行驶的大多数车型都是使用“化油器”的汽油发动机。最初，汽油通过化油器与空气混合。

对于化油器式发动机，当吸入发动机进气管的空气经过喉部时，由于截面积减小，流量增大，产生负压，从化油器喷嘴吸入汽油。在这里，汽油进入喉部后，被高速气流雾化蒸发，形成油气混合物。这些早期的化油器发动机由于缺乏电控反馈和运行系统，导致经济性和排放性能较差，无法调节和修正混合气浓度，而且喉部本身影响进气，阻碍气流，功率。

原因二即使引入“电控化油器”也无法实现精确控制。

也有电子控制化油器的案例，如丰田22R发动机，但电子控制阻风门和节气门仅实现了特定工况下混合气的粗调，并没有实现精确控制。

为了解决化油器负压吸气方式效率低的缺点，将供油技术改为用油泵对油加压并通过喷油器喷射后的正压喷射方式。取消化油器的喉部设计，改善了进气量，在一定程度上提高了供油精度。根据喷油器的类型，可分为电控汽油喷射和机械汽油喷射，根据喷油器的数量和位置可分为单点式和多点式。

原因之三“供油不均”也决定了单点电喷技术只是一个过渡。

相比之下，能够实现相对准确计量的电控燃油喷射系统更有优势。首先出现的是相对简单的单点电子喷射系统，该系统只有节气门上的电子控制喷油器，在进入每个进气歧管之前形成油雾和空气的混合物。由于喷油器距气缸距离较远，汽化不完全的汽油有很大一部分粘附在进气管壁上，无法及时进入气缸，无法保证混合气充分混合。均匀分布在气缸之间。

一汽大众小批量组装的城市高尔夫、奇瑞首发的SQR7160轿车、南汽推出的英格均采用单点电喷系统，早期国产的丰田4Y发动机也与之配套。有了这个电喷系统。

为了改善各缸之间的燃油输送平衡，上述单点电喷系统正逐渐被多点电喷系统所取代。多点电子喷射系统通过在各缸进气歧管或进气道中设置喷油器，实现对各缸的独立供油。独创的多点电子喷射系统采用同时喷射策略，在收到喷射指令后，所有喷油器无论对应的进气门是打开还是关闭都同时喷射燃油，因此进入各缸的混合气不会具有均匀的混合度并具有特定的气缸内碳氢化合物排放过量的倾向。为了改善这种情况，引入了将两个气缸分组的喷射方法，并最终演变为根据点火顺序确定每个气缸单独喷射正时的顺序喷射方法。

尽管缸外汽油喷射技术已经发展到非常成熟和先进的阶段，但其一些固有的特点是无法改变的。在端口喷射的情况下，喷射压力低至3至5巴，在此压力下喷射的燃料颗粒的直径约为150至300m。与通过缸内直接喷射可以获得的150至300m的燃油颗粒相比，只有极小部分可以在进入空气的短时间内蒸发，而更大的部分直接喷射到进气壁中，进气阀A背面形成液膜。这部分液体油膜汽化并与空气混合，主要是由于燃烧室通过气缸盖传递的高温以及气门叠放时废气流回进气口产生的高温。

冷启动发动机会释放大量碳氢化合物。

这种油气混合方式在热机稳定工况下是可以的，但当车辆突然加速、车速急剧增加时，或者冷机启动时，就不能保证当前所需油气混合气的供应。这时，唯一的办法就是采用过量喷射，注油的方法会暂时满足工况的要求。结果，大量未燃烧的碳氢化合物直接随废气排出，不仅浪费燃料，而且造成环境污染，特别是在发动机冷态时三元催化转化器尚未达到工作温度时。一旦开始，排放题就会变得更加明显。

缸内直喷技术的原理可以解决电子喷射的许多缺点。

汽油直喷技术可以避免上述题，汽油直喷发动机的喷射压力一般高于100bar甚至高达200bar，喷射的燃油颗粒直径大大减小至20m以下。这种小油滴可以在很短的时间内迅速蒸发，大大加快了油气混合物的产生，改善了冷启动排气题，并防止了壁油蒸发造成的混合。当车辆瞬态工况发生变化时，无法精确控制进气口喷射中的薄膜气体浓度可能会导致瞬时反应。这意味着更好的油门响应。

缸内直接喷射技术需要额外的供油。

缸内直喷需要高压油轨等一系列配件。

汽油缸内直喷技术与汽油一样，是像柴油一样将汽油直接喷射到汽缸内部的技术，与前面提到的电子喷射等缸外喷射相比。与缸外喷射系统相比，缸内直喷系统主要增加了高压供油，同时喷油器也进行了调整，以适应极高的油压和恶劣的环境。气缸的工作环境。汽油缸直喷系统的供油过程如下。汽油由低压油泵从油箱吸入，通过低压油管进入由凸轮轴驱动的高压油泵。加压后的高压汽油通过高压油管到达高压油轨，调整压力后，被送到各缸喷油器，从喷油器末端延伸排出。根据每个气缸的工作需求，它进入燃烧室，整个过程的所有指令均由发动机电控管理单元发出。

缸内直接喷射进一步提高了发动机效率。

缸内直喷发动机的热效率较高。

众所周知，提高压缩比是提高汽油机热效率的有效途径，但爆震是这一途径的重要原因。爆震是指压缩冲程中燃烧室温度升高，混合气自燃后火花塞着火的现象，会因燃烧火焰的异常传播而导致发动机输出功率下降等不良驾驶状况。这是可能的。油耗增加和异常抖动。

在高压缩比的汽油机情况下，由于压缩冲程末期的高温，很容易发生爆震，而汽油直喷技术可以有效解决这一题。这是因为注入气缸的液化汽油在汽化过程中可以吸收大量的热量，压缩冲程末期的混合温度显着降低，有可能进一步提高压缩比。

为什么要将涡轮增压和直喷结合起来？

在进气过程中喷射燃油可降低进气温度，从而提高充电效率。经增压器加压的空气即使经中冷器冷却后仍具有较高的温度，因此直喷汽油机的这一特性更适合增压发动机，而事实上增压发动机也很常见。该发动机结合了大众TSI、福特EcoBoost、PSATHP等缸内直喷技术。

缸内直喷的最终目标是实现“稀薄燃烧”。

关于稀薄燃烧，首先要解释一下空燃比的概念，理论上只有147份空气和1份汽油混合才能实现完全燃烧，即空燃比如下。147:1。但研究表明，当空燃比大于该理论值时，稀燃模式下的空燃比通常高于25:1，有时达到65:1或更高，提高了发动机的燃油效率。原因如下

1.奔驰m264和m254哪个发动机更好？梅赛德斯m264发动机更好。

M264发动机采用梅赛德斯-奔驰第四代缸内直喷技术，可在一个工作循环内喷油4至5次并点火5至6次，并使用电动水泵降低发动机负荷。

增压直喷和端口喷射各有什么优缺点？多点电子喷射，也称为端口喷射PFI，顾名思义，是一种将燃油喷射到气道中的方法，特别是在进气门后面。喷射通常在阀门打开之前完成，之后燃油从进气门蒸发。进气管在进气冲程中，新鲜空气在门打开后进入气缸。

直喷式GDI，顾名思义，就是将燃油直接喷入气缸，常见的方法是在进气冲程时让新鲜空气通过阀门流入气缸，然后同时将汽油喷入气缸。目前的直喷系统可以在吸气冲程和压缩冲程实现多次喷射。