發動機畢業論文：缸內直噴式

近年來，當代汽車汽車飛速發展，汽車新技術不斷湧現和應用，帶動汽車性能不斷改善。下面就現代缸內直噴式汽油機進行簡單介紹。

汽油機的發展經歷了100多年的漫長曆史，其中具有里程碑意義的發展階段無不是以油氣混合方式和機理的變遷為標誌的。

早期的化油器式汽油機依靠化油器喉口氣流流速增加所產生的真空度將汽油吸出被高速進氣空氣流霧化以及汽油油滴本身的蒸發而與空氣形成可燃混合汽。油氣混合比(空燃比=進氣空氣質量/燃油質量)取決於化油器喉口的設計和量孔直徑，負荷的調節是由節氣門的開度來調節進入汽缸的油氣混合汽量來實現的，因此屬於混合汽外部形成的量調節方式，且沒有任何反饋控制。由於汽油-空氣混合汽能在相當寬的空燃比範圍內點燃，這種不太精確的控制對早期汽油機的正常運行並不存在什麼問題。

但是，隨着世界工業化的發展，汽車成為不可或缺的主要交通工具，而作為汽車主要動力的這種化油器式汽油機廢氣中的有害成分(c o、h c和n o x等)對大氣造成了污染，而燃燒產物二氧化碳又產生“温室效應”導致全球氣候變暖。隨着汽車數量的與日俱增，

對人類生存環境的危害日趨加劇，因此汽車的節能減排已成為全球刻不容緩需要解決的重要問題。

汽油缸內直接噴射從油氣混合機理上可以解決變工況(如車輛加速時)和冷啟動時油氣混合不足的問題。早期的缸內直噴式汽油機因噴射技術水平的限制，噴霧油滴的直徑約為80μm。計算表明，一滴這樣大小的油滴在200℃空氣中需要大約55ms才能完全蒸發。如果發動機的轉速為1500r/min的話，這段時間相當於495°ca(曲軸轉角)。顯然，蒸發時間過長，在這種情況下油氣混合不能主要依靠噴霧來實現。隨着汽油噴射技術的進步，現代缸內直噴式汽油機應用的汽油泵的供油壓力已達到5～12mpa，又採用帶旋流的噴油嘴，霧化性能得以提高，噴霧的油滴直徑約為20μm，噴霧錐角可達50～100°，常壓下的貫穿度約為100mm 。此時一滴20μm 的油滴在上述同樣情況下僅需3.4 ms或31°ca就能完全蒸發，因而汽油的蒸發和與空氣的混合可主要依靠噴霧來實現，再加上缸內空氣運動的輔助，變工況(如車輛加速時)和冷啟動時不再需要過量噴油，冷啟動噴油量得以大大減少(圖1)，有害物排放也將大為降低。同時，由於汽油直接噴入汽缸內，消除了進氣道噴射時形成壁面油膜的弊病，特別是在發動機尚未暖機的狀態下，因而能改善變工況時對空燃比的控制，不但能改善車輛的加速響應性，而且還能降低此時的有害物排放。

此外，缸內直接噴射還可帶來很多其它好處，從而有利於降低燃油耗，達到節能和減少温室氣體二氧化碳排放的目標。例如：汽油在缸內直接噴射時油滴主要依靠從缸內空氣中吸熱而非從壁面吸熱，因而能使混合汽的温度降低和體積減小，從而有利於提高充氣效率，降低爆震傾向和提高壓縮比。計算表明，在汽油油滴蒸發完全依靠從空氣中吸熱或者完全依靠從壁面吸熱這兩種極端情況下，缸內混合汽的體積在空燃比為12.5時將相差大約7%，而混合汽的温度在上止點前將相差大約50℃。