汽车最新科技之 燃油直喷技术发动机一览(组图)
新浪汽车讯 介绍完混合动力车型，让我们来进一步了解最新的技术名词，比如这里要讨论的燃油直喷发动机，为了让汽车引擎达到更强的输出与更高的燃油经济性，各家车厂一直致力于新科技的开发，而除了相当广为人知的气门技术、增压手段之外，近年来又流行起了缸内直喷技术，并得到各家车厂的青睐。究竟这译自于“Direct Injection”的新玩意与目前广泛使用于量产车引擎供油系统中的进气歧管油气混合技术Multi-Point Injection有何不同，其技术特色到底如何呢？
在构造上，传统多点喷射系统的喷油嘴是位于进气歧管前方，在引擎需要供油时，由计算机计算出最佳的供油量并与进入引擎的空气混合后，经由进气阀门到达汽缸内部，并进行压缩、爆炸等动作。至于缸内直喷系统，则是将喷油嘴置于汽缸内部，其特色在于引擎燃油的取得不需要经过气门的开启，而能够藉由计算机主动控制喷油时间、压力与喷射量。与传统喷射系统相较，缸内直喷不受限于传统机械构造的进气方式，而且能够依照引擎所需随时调整空燃比例等特点，均使其表现拥有无限的想象空间。  图为燃油直喷系统 众所皆知，内燃机在一般工作状态中所需的理想油气比例为1：14.7，这种调配是传统化油器的专长，不论天候、温度，永远进行着一成不变的工作。然而在少数状态下如冷车启动、怠速运转、急加速或低气压环境等，这样固定的供油方式实际上并无法全面满足引擎的运转需求，甚至可能因而产生黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。至于喷射供油系统，则相对显得智能许多，其中枢系统会随时侦测引擎温度、进气流量、转速变化、震动状况，并依照实际需求调整供油量与点火时间，因此在动力输出、燃油经济与排污表现上可以取得相当不错的平衡。 但是由于引擎构造的先天限制，喷射引擎所吸进油气的时间只有在气门开启状态下才能进行，故行车计算机所能控制的因子其实也相当有限。直到缸内直喷系统问世后将喷油嘴内移到汽缸内部后，才开启了全新的视野，其能直接由计算机主动决定喷油时机与份量，至于气门则仅看管“纯空气”的进入时程，两者则是在进入到汽缸内才进行混合的动作。 也由于油、气的混合空间、时间都相当短暂，故缸内直喷系统的喷油嘴必须辅以高增压系统，以大幅提高燃油的喷射压力与效率，并达到高度雾化的效果，期有更佳的混合表现。此外，缸内直喷系统的燃烧室、活塞也大多具有特殊的导流槽，以供油气在进入燃烧室后能够产生气旋涡流，藉以提高混合油气的雾化效果与燃烧效率。 在构造改变之后，供油动作已完全独立于进门与活塞系统之外，中央计算机也因而拥有更多的主导权。于是乎，超乎传统喷射理论的稀薄燃烧与更多元的混合比便得以发生。 在稳定行进或低负载状态下，采用缸内直喷设计的引擎得以进入Ultra lean(精实)模式。在此设定下，引擎于进气行程时只能吸进空气，至于喷油嘴则在压缩行程才供给燃料，以达到节约效果。根据实际测试，其最高能达到1：65的油、气比例，除了节能表现相当惊人，整体动力曲线也能够维持在相当高的平顺程度。然而本模式由于会产生相当大量的NOx(硫化物)与高温气体，所幸在近期由于技术与材料科学的突破，故也已得到相当程度的解决。  图为奥迪2.0升TFSI直喷发动机 常见的燃油直喷技术 大众/奥迪 FSI/TSI/TFSI/T FSI  代表车型：明锐(参数配置 图库)、迈腾(参数配置 图库)、奥迪A4(参数配置 图库) 3.2升的奥迪A6(参数配置 图库)L的百公里油耗仅为11升。这要归功于FSI发动机的缸内直喷技术。FSI发动机与传统发动机相比，最大的亮点在于发动机的经济性提高了15%。奥迪FSI增加了火花塞点燃式发动机的扭矩和输出，与常规的点燃式发动机相比，FSI可将燃油直接喷入燃烧室，从而增大了输出功率并降低了燃油消耗。但是奥迪的FSI由于中国的汽油使用硫提纯，所以在燃烧的过程中会产生大量的剧毒硫化物而取消了缸内置喷技术中关键的分层燃烧技术，而改作均质燃烧技术，造成一定的技术缩水。但不可否认，FSI仍然是同类发动机中的佼佼者之一，代表了大众在中国的技术地位。   图为奔驰的CGI直喷技术发动机 奔驰CGI  奔驰CGI 继FSI和SIDI之后的第三款燃油直喷发动机，不过搭载CGI发动机的奔驰车型尚未引入中国但是我们仍然可以对这一技术来憧憬一下，奔驰这款CGI发动机在实现分层燃烧和均质燃烧功能的前提下，多增加了一个智能热量管理系统。在整个加热的过程之中，冷却循环系统停止运作，这样子引擎就能够更快的达到正常运作的温度，从而达到减少引擎内部摩擦和废气排放的功效。为了进一步省油，奔驰对这款发动机进行了轻量化加工，汽缸头、曲柄轴箱全部使用铝制，活塞、联结杆以及汽缸套也都采用了最新的制作方式。  图为宝马HPI燃油直喷发动机 宝马HPI(High Precision Injection)
宝马的直四、直六、V8和V12发动机上均可配有直喷技术。宝马官方曾这样夸赞他们的直喷发动机：一个人平均每分钟要眨眼10次，而就在这10次眨眼的过程中你已经错过了这台引擎的2000次独立燃油喷射，每次喷射的油量可低至2毫克，通过阀门之间的中央部位的压电式喷嘴，喷射可以被控制的异常精确。这种称为HPI的高精准缸内直喷的技术同奥迪的FSI很相似，也可实现燃油分层燃烧。  图为标致207CC上所搭配的1.6升THP发动机 法国PSA1.6THP 代表车型207cc(参数配置 图库)，Mini cooper(参数配置 图库)。  由PSA标致雪铁龙集团和BMW集团联合研制的1.6THP涡轮增压直喷汽油发动机，这款发动机是PSA标致雪铁龙集团在位于法国杜弗兰(Douvrin)的工厂生产的，他的集团内部代号为EP6DT。这款发动机宝马也在使用，并装配在mini cooper的高性能版mini cooper S上使用。   福特的缸内直喷EcoBoost发动机 福特缸内直喷技术EcoBoost 代表车型林肯MKS  图为林肯MKS EcoBoost采用涡轮增压燃油直喷技术，在使汽油发动机的燃油经济性提升达20%、二氧化碳排放降低15%的同时，还能提供大排气量发动机所拥有的卓越驾驶性能。福特宣称从2009年的全新林肯MKS轿车开始，五年内每年在北美将有50万辆福特、林肯和水星品牌汽车采用EcoBoost技术。好消息是这项技术也将陆续在包括中国在内的世界市场推出。  图为马自达的缸内直喷DISI发动机 马自达DISI缸内直喷技术  图为马自达3MPS 除Mazda6 MPS之外，马自达还将这款新一代MZR 2.3L DISI直喷涡轮增压发动机搭载在Mazda3 MPS、CX-7以及Mazda MPV(参数配置 图库)等各种不同的车型上，马自达3 MPS配备的直列四缸MZR 2.3升DISI Turbo涡轮增压直喷发动机，在5500rpm时可爆发出191千瓦(260匹马力)的最大功率，而峰值扭矩则达到了380牛·米/3000rpm。这样的性能参数让马自达3 MPS的运动性能毋庸置疑，0-100km/h加速6.1秒，极速250km/小时。可惜这样的车型我们无缘与之亲密接触，因为马自达3 MPS目前并不进口。  图为卡迪拉克CTS SIDI缸内直喷发动机 通用SIDI双模缸内直喷技术(Spark-Ignition Direct-Injection) 技术特点：缸内直喷+DVVT双可变正式气门(即进排气门皆可变)
一款3.6升美系豪华车的百公里综合油耗只有11.1升，这个数字十分令人吃惊其秘密便是SIDI缸内直喷发动机。通用的SIDI发动机采用全铝设计，并且保留了凯迪拉克D-VVT发动机的双可变气门正时技术，同时加持了全新第三代缸内直喷技术。新的缸内直喷能够将汽油准确地从汽缸顶部喷入汽缸内部，从而完善燃烧。这是一项精密的燃油喷射技术，需要超精密的设计加工，并以数百Pa的压力压入汽缸，改变了传统发动机进气道喷射的方式，燃烧更加精准，控制更加严密。该款发动机还采用了最先进的双模式喷射(均质喷射、分层喷射)，真正实现了稀薄燃烧，提升发动机升功率，从而降低燃油需求。从测试数据来看，全新SIDI发动机比上一代CTS发动机的功率提升了15%以上，达310匹马力，扭矩增加了8%，油耗反倒下降3%，二氧化碳排放更减少25%，与此同时，全新CTS的0-100公里时速加速仅用6.3秒！这无疑是将省油、环保与性能统一起来的一款典范车型。 其他直喷厂商 除此之外丰田的D4直喷发动机技术，其在北美市场的2.0和3.5升发动机都具有燃油直喷功能。同为日系厂商的三菱在1996年是与丰田同时推出燃油直喷发动机GDI，不过同样由于稀燃技术难题的困扰，因为高压高温环境会产生NOx(氮氧化物)排放过高的现象，三菱的GDI采用了EGR技术解决这个问题。所谓EGR是指排气再循环技术，将排出气缸已经燃烧过的部分气体利用气门重叠时间再回到气缸中，降低燃烧的最高温度从而降低NOx的排放量。同时三菱4G69系列的发动机也具有改造成燃油直喷发动机的潜力，其在产品开发初期就考虑了直喷的需求。 自主品牌的探索 奇瑞与AVL公司合作开发直喷发动机DGI  图为奇瑞直喷发动机DGI 由于直喷发动机具有的巨大优势和潜力，我国的自主品牌车型也在这方面进行了研究和开发，比如奇瑞早在2004年的北京车展上就曾经展出过一台2.0升缸内直喷发动机的样机，配备德国INA公司生产的连续可变阀门正时结构。这台发动机是奇瑞和奥地利的汽车发动机巨头AVL合作研发的，当时并没有引起很大的关注，可惜后来由于种种原因这款发动机未能及时投产，其实我们今天最常见的直喷发动机，大众的TSI系列就是大众与AVL合作开发的，可以说今天大众的TSI与5年前奇瑞所展出那台样机有着千丝万缕的联系。据悉可能将于今年上市的A6CC轿跑车将有机会搭载奇瑞首款2.0升缸内直喷发动机。 吉利将在上海车展展示直喷发动机  图为吉利将于上海车展上展出的直喷发动机4G15D 吉利GDI燃油直喷发动机4G15D，据悉吉利将在即将开幕的本次上海车展上展出吉利自主开发的直喷发动机4G15D，从名称上看这款发动机似乎与三菱4G系列发动机有一定的渊源，这款发动机将何时量产并装配在那款车上吉利并没有透露，而且这款发动机的技术参数我们也并不了解相信上海车展时吉利会为我们揭开神秘的面纱。 |
