这种旋流式喷油器具有与传统进气道喷射喷油器近似相同的尺寸。但是,因为后者可以在720°曲轴转角内完成喷油,而在缸内直接喷射的情况下,喷油必须能在发动机最高转速下在大约180°曲轴转角内完成,那么其旋流式喷油器的动态流量范围应是进气道喷射喷油器的四倍,因此在发动机电控单元中采用高电压驱动电路来驱动喷油器,以扩大其动态流量范围。此外,由于旋流对喷孔有自洁作用不易形成积炭,大幅度地提高了这种旋流式喷油器的可靠性。
3.5.空气旁通阀(或电子节气门)
直喷式汽油机应用了早喷油均质混合汽和晚喷油分层混合汽两种不同的燃烧模式,晚喷油模式的混合汽空燃比超过30,而早喷油模式则采用化学计量比(空燃比14.7)或略浓的混合汽运行。为了使得在发动机运行模式转换时能平顺过渡,此时两种运行模式所产生的扭矩必须精确地相同,以避免因运行模式转换前后发动机产生的扭矩不同而引起车辆行驶的冲击,影响驾驶的舒适性。大体上讲,发动机发出的扭矩取决于燃油量,因而在喷油量相同情况下采用晚喷油模式运行时所需要的空气量,至少应是采用早喷油模式运行发出相同扭矩所需要空气量的两倍。因此,应用电控空气旁通阀或电子节气门迅速而精确地进行进气空气量的控制(参见第10期图66),是直喷式汽油机在任何运行工况特别是瞬态过渡工况实现平稳运转最重要的关键技术之一。
为此,GDI直喷式汽油机采用了与节气门并联的电控空气旁通阀和怠速控制阀组合使用的方法来实现高精度、大流量和高响应性的旁通空气量控制。电控空气旁通阀(含怠速控制阀)的结构如图78所示,并列配置了两个线性电磁阀。其中一个用作高响应的开-关控制,以确保两种混合汽运行模式转换时进气空气量大幅度变化的实时响应;另一个则用作负荷控制(含怠速控制)。随着电控技术的发展,这两种功能与节气门集成于一体,成为现代直喷式汽油机广泛应用的电子节气门。
3.6.电控EGR阀和稀燃NOX催化器
降低NOx排放是任何稀燃发动机必须解决的重要课题。在三菱GDI直喷式汽油机上,主要是利用分层稀燃运行时具有较大的EGR兼容性的有利条件,来实现降低NOX排放。图79示出了EGR降低NOX排放的效果,与以化学计量比混合汽运转的进气道喷射汽油机(EGR率=0)所排出的NOX相比,直喷式汽油机能够在保持改善燃油经济性的同时,NOX排放的降低超过90%。在晚喷油分层混合汽运行区域EGR率为10%~40%(图80),但必须对大量EGR废气实施快速又精确的控制,为此采用步进电机控制的电动EGR阀(图81),它能够无滞后和稳定地控制EGR废气量。