Что такое технология прямого впрыска бензина (GDI)? И какими преимуществами она обладает?

Технология непосредственного впрыска бензина (GDI)/(FSI) Fuel Stratified Injection - это метод расслоенного впрыска топлива, при котором топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр через форсунку. Эта технология значительно повышает тепловую эффективность бензиновых двигателей и снижает уровень вредных выбросов.

1.Принцип работы
Технология GDI использует два различных режима сгорания: гомогенное сгорание и расслоенное сгорание. При гомогенном сгорании топливо впрыскивается в конце такта впуска, тщательно перемешиваясь с воздухом во время тактов впуска и сжатия, образуя в цилиндре однородную смесь для стабильного воспламенения. При стратифицированном сгорании топливо впрыскивается во время такта сжатия, создавая градиент концентрации от свечи зажигания до стенки цилиндра, обеспечивая эффективное воспламенение и нормальное распространение пламени, что повышает топливную экономичность.

2. Преимущества двигателей с непосредственным впрыском по сравнению с двигателями с портовым впрыском

A. В условиях высокой нагрузки двигатели с непосредственным впрыском впрыскивают топливо в камеру сгорания во время такта впуска. Струя топлива движется медленнее, чем скорость движения поршня вниз, в результате чего давление вокруг струи снижается, что способствует быстрой диффузии и испарению топлива, образуя однородную горючую смесь.

B. В режимах средней и малой нагрузки двигатели GDI используют стратифицированный режим сгорания, распределяя большую часть воздуха у стенок цилиндра, предотвращая теплопередачу к водяной рубашке и повышая тепловую эффективность сгорания.

C. При холодном запуске двигатели с поршневым впрыском страдают от неполного испарения топлива из-за низкой температуры цилиндра, что приводит к чрезмерному впрыску топлива и потенциальным осечкам или неполному сгоранию, увеличивая выбросы HC. Напротив, двигатели с непосредственным впрыском могут точно регулировать соотношение воздух-топливо в каждом цикле, снижая выбросы HC при холодном запуске благодаря технологии расслоенного сгорания.

D. Двигатели с непосредственным впрыском используют систему управления на основе массы, впрыскивая топливо в соответствии с фактической потребностью каждого цилиндра, минимизируя колебания между цилиндрами и улучшая равномерность, обычно в пределах 3% по сравнению с двигателями с поршневым впрыском.

3. Основные компоненты

A. Головка цилиндра
Головка блока цилиндров, в частности ее камера сгорания и структура воздушных каналов, играет решающую роль в движении воздушного потока, образовании смеси и распространении пламени.

B. Впускной коллектор
Для двигателей GDI с расслоенным сгоранием впускной коллектор должен отвечать особым требованиям по диаметру, длине, объему резонансной камеры и часто включает в себя конструкции с переменным расходом и длиной труб. Такая сложность увеличивает производственные затраты и повышает сложность калибровки. Двигатели с турбонаддувом и непосредственным впрыском также требуют, чтобы впускные трубы выдерживали положительное давление до 0,2 МПа, что требует дополнительных вакуумных насосов для удовлетворения потребностей системы.

C. Топливный насос высокого давления
Двигатели GDI обычно работают при давлении впрыска 10-15 МПа, чтобы обеспечить надлежащее распыление и проникновение топлива. Насос высокого давления приводится в действие кулачком впускного распределительного вала с подъемом 2,5-4 мм. Подъем около 3,5 мм обычно отвечает требованиям эксплуатации, обеспечивая баланс между производительностью двигателя, сроком службы роликовых толкателей, профилями кулачков и производственными процессами.

D. Инжектор
Топливная форсунка является основным компонентом системы непосредственного впрыска, расположение топливной форсунки в камере сгорания, структура форсунки, форма распыления масляного пучка напрямую влияет на распыление топлива, смешивание масла и газа и процесс сгорания, и в конечном итоге влияет на производительность двигателя. Кроме того, инжекторная форсунка размещается в камере сгорания, на качество топлива оказывает большее влияние. Если качество топлива не очень хорошее, сгорание недостаточное, то очень легко образуются углеродистые отложения и закупоривают форсунку, что влияет на качество распыления и срок службы самой форсунки.

E. Поршень
Форма верхней поверхности поршня цилиндра двигателя с непосредственным впрыском оказывает большое влияние на движение воздушного потока в камере сгорания и образование смеси, поэтому цилиндр двигателя с непосредственным впрыском будет поршнем как ключевым компонентом для ключевых компонентов проектирования и разработки. Будь то направление стенки, направление воздушного потока или направление струи, все они нуждаются в специальной верхней поверхности поршня для адаптации, чтобы достичь более идеального эффекта смешивания масла и газа, и сформировать однородное распределение или градиентное распределение концентрации масла и газа для обеспечения плавного сгорания.

Как мы уже выяснили, технология GDI (непосредственный впрыск бензина) - это не просто громкое слово, а тщательно продуманное решение двойной проблемы - топливной экономичности и контроля выбросов. Осваивая танец между режимами гомогенного и расслоенного сгорания, эта инновация позволяет выжать из топлива каждую каплю производительности, сокращая при этом выбросы углеводородов (HC) - важнейшая победа как для вашего кошелька, так и для планеты.