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分析奥迪第三代EA888发动机的双喷射与二次喷射
来源:本站收集  作者:佚名  2017-03-14 09:14:09

    德国奥迪公司出色的EA888系列发动机,现在已经发展到第三代了。持续不断开发的原因,是因为越来越严的排放标准(EU6)和用户要求降低燃油消耗的需求。为此,该发动机总成在所有方面都进行了根本性的修改,不但减小了其外形体积,而且提高了其动力性和经济性。这款“全球发动机”在匈牙利、墨西哥和中国生产。中国的上海和大连生产EA888系列发动机,与前代机型一样,有1.8L的(1.8TFSI)和2.0L的(2.0 TFSI),可用于各种车辆平台和主要品牌,该发动机总成的功率频谱是非常宽的,下面以1.8LTFSI发动机为例进行阐述。

    1 奥迪EA338发动机01-双喷射系统
    1.1奥迪EA888发动机的双喷射系统含义
    奥迪EA888发动机的燃油喷射系统结构如图1所示。

    从图中可以看出该发动机有两套燃油喷射系统,蓝色表示低压喷射系统,即MPI系统(进气歧管喷射);红色表示高压喷射系统,即FSI系统(缸内直喷)。
    为什么要采用两种喷射系统呢?因为采用燃油双喷射系统可实现下述目标:降低噪音;达到欧六(EU6)标准中关于颗粒质量和数量的要求(能将炭烟排放降低10倍);降低废气排放(尤其是CO2),使之符合当前和将来的排放要求;降低部分负荷时的燃油消耗(这时使用MPI喷射比较有利)。

    1.2双喷射系统的结构特点
    MPI系统通过高压泵的冲洗接口来获得燃油供给,在以MPI工况工作时,高压泵就可继续通过燃油来冲洗并冷却。为了尽量减小脉动(高压泵会把这个脉动引入到油轨),在高压泵的冲洗接口中集成有一个节流阀。MPI系统配有自己的压力传感器,就是低压燃油压力传感器(G410)。由燃油箱内的预供油燃油泵(G6)来提供所需要的压力。预供油燃油泵由燃油泵控制单元(J538)经发劫机控制单元来操控。MPI系统的油轨由塑料制成,MPI系统的喷油器(N532~N535)安装在塑料进气歧管中,按最佳射束方向布置。
    由于FSI系统的燃油压力由150 bar(1 bar=100 kPa)增加到了200 bar,为了应对这种情况,高压区的所有部件都做了改进。喷油器经钢质弹簧片与气缸盖隔开(声响减少)。同样,高压油轨与进气歧管也隔开了,且与气缸盖是用螺栓连接的。高压喷油器的位置略微向后移了点,因此,混合气的均匀程度得到了改善,且喷油器的温度负荷也降低了。
    1.3工作模式分析
    发动机到底是用MPI模式工作还是用FSI模式来工作,是根据发动机的特性曲线计算的,具体的工作模式如图2所示。
    为了使得炭烟排放最少、机油稀释很轻及爆震趋势很小,MPI喷射或FSI喷射的数量和种类在热力学方面均经优化了,这就改变了混合气形成的状态,如在发动机冷机时(冷却液温度低于45℃),那么就一直使用缸内直喷方式来工作。在每次发动机启动时使用的也是直喷方式。在长时间使用MPI模式工作后,为了防止高压喷油器内的燃油烧焦,便使用了冲洗功能,即会短时激活FSI模式。具体工况分析如下。
   (1)发动机启动采用高压喷射(FSI),而且是3次直喷进入压缩行程。
   (2)预热/催化净化器加热。当发动机已经启动,但冷却液温度尚未达到45℃时,采用的是双次直喷,分别喷入进气行程和压缩行程。与此同时,点火时刻向“延迟”方向移动。
   (3)发动机暖机。当发动机冷却液温度超过45℃时,切换到MPI工作模式。进气歧管翻板在部分负荷区也是关闭的,但不是与MPI工作模式完全相同(取决于特性曲线上的参数),目的是降低油耗。
   (4)热机。在发动机已是热机时,通过预先配置混合气的方式来优化混合气的均匀程度,即采用MPI工作模式。这就使得燃烧更快、效率更高,而且,不必驱动高压泵来工作(以免消耗功率),如图2中的蓝色区域。

   (5)较高负荷。这时是双次喷射(FSI),分别喷入进气行程和压缩行程,混合气较稀,如图2中的绿色区域。
   (6)大负荷。采用高压喷射(FSI),是单次直喷入进气行程,混合气较浓,如图2中的红色区域。
   (7)应急运行功能。如果这两个系统中的一个出现故障了,那么另一个系统就会执行应急运行功能,以保证车辆仍能行驶。

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