邁騰車(chē)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)雙噴射系統(tǒng)分析

銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 熊景鳴，席昌錢(qián)

EA888發(fā)動(dòng)機(jī)誕生于2006年，集缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、進(jìn)氣歧管翻板等技術(shù)與一身，由于越來(lái)越嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)對(duì)降低燃油消耗的需求，EA888發(fā)動(dòng)機(jī)已更新到第3代。邁騰車(chē)采用的第3代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)包括1.8T和2.0T兩種，2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)相比于1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：氣缸蓋集成排氣歧管、帶有旋轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)的創(chuàng)新式熱量管理系統(tǒng)、電控廢氣旁通閥、雙噴射系統(tǒng)。

1 邁騰車(chē)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)雙噴射系統(tǒng)的含義

1.1 進(jìn)氣歧管?chē)娚洌⊿RE）與缸內(nèi)直噴噴射（TSI）

SRE在進(jìn)氣門(mén)和進(jìn)氣道上形成液態(tài)油膜，燃油蒸發(fā)霧化與空氣混合后進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒。但油膜類(lèi)似于電容具有積分作用，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法精確控制瞬時(shí)供油量，并且冷起動(dòng)時(shí)進(jìn)氣道溫度較低，無(wú)法充分蒸發(fā)燃油，致使燃油計(jì)量存在偏差，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中一般會(huì)增加噴油量，使實(shí)際供油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需求供油量。

TSI是將燃油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)，避免了進(jìn)氣道燃油濕壁，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油供給量的精確控制。但TSI對(duì)于燃油蒸發(fā)和油氣混合物的形成有更高要求，這就需要用更高的燃油噴射壓力來(lái)提高燃油的霧化率。因此，TSI都采用高壓油軌，以提高燃油霧化率和霧化質(zhì)量。

相比于SRE，TSI雖然有其無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，但TSI存在顆粒物排放問(wèn)題，燃油直接噴入氣缸使得油氣混合時(shí)間大大縮短，會(huì)導(dǎo)致局部混合氣過(guò)濃或類(lèi)似柴油機(jī)的液態(tài)油滴擴(kuò)散燃燒等現(xiàn)象的發(fā)生，從而導(dǎo)致顆粒物排放增加。而采用SRE的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般在排氣沖程就把燃油噴向進(jìn)氣門(mén)背部，利用進(jìn)氣門(mén)背部和進(jìn)氣道壁面的高溫進(jìn)行蒸發(fā)霧化，并與空氣進(jìn)行混合。一般認(rèn)為采用SRE的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前的缸內(nèi)混合氣是均質(zhì)的，所以采用SRE的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物排放相對(duì)來(lái)說(shuō)要少很多。

綜上所述，SRE和TSI各自存在優(yōu)勢(shì)和不足，若能將兩者優(yōu)勢(shì)結(jié)合，將能極大地提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

1.2 SRE+TSI雙噴射技術(shù)

如圖1所示，邁騰車(chē)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)采用SRE+TSI雙噴射系統(tǒng)，在缸內(nèi)直噴基礎(chǔ)上增加了一套進(jìn)氣道噴射裝置。

如圖2所示，SRE系統(tǒng)由燃油箱內(nèi)的預(yù)供油燃油泵（G6）來(lái)提供所需的壓力，雖然低壓燃油導(dǎo)軌與高壓泵相連，但并不利用高壓泵進(jìn)行增壓，而是將低壓燃油引入冷卻高壓泵。由于TSI系統(tǒng)的燃油壓力高，因此通過(guò)高壓泵將燃油再次升壓后送入高壓燃油導(dǎo)軌。采用SRE+TSI雙噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)：達(dá)到EU6標(biāo)準(zhǔn)，降低顆粒質(zhì)量和數(shù)量（與TSI相比）；降低CO2排放；降低部分負(fù)荷時(shí)的燃油消耗（與SRE相比）。

圖1 邁騰車(chē)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)雙噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖2 邁騰2.0T燃油供給系統(tǒng)

2 雙噴射工作模式分析

邁騰車(chē)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)采用的SRE+TSI雙噴射系統(tǒng)有SRE單噴射、高壓?jiǎn)螄娚洹⒏邏弘p噴射和高壓三重噴射等4種運(yùn)行模式。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)何時(shí)采用何種模式的問(wèn)題，可運(yùn)用示波器采集相同氣缸2個(gè)噴油器（例N33和N535）的實(shí)時(shí)電壓波形進(jìn)行分析。將示波器CH1通道接高壓噴油器N33，示波器CH2通道接低壓噴油器N535。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷態(tài)且冷卻液溫度低于45 ℃時(shí)，此時(shí)噴油器N33和N535的波形如圖3所示。低壓噴油器N535（CH2通道）未出現(xiàn)噴油閥開(kāi)啟電壓，因此低壓噴油器此時(shí)不工作。高壓噴油器（CH1通道）出現(xiàn)4次三重噴射，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，噴油周期和噴油時(shí)間間隔都減少，由此可知，發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮行程中通過(guò)TSI系統(tǒng)進(jìn)行三重噴射。

（2）暖機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)起動(dòng)，但冷卻液溫度尚未達(dá)到45 ℃時(shí)，此時(shí)噴油器N33和N535的波形如圖4所示。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功后，但冷卻液溫度仍未超過(guò)45 ℃，高壓噴油器（CH1通道）由三重噴射變?yōu)殡p重噴射，分別噴入進(jìn)氣行程和壓縮行程。低壓噴油器（CH2通道）未出現(xiàn)噴油閥開(kāi)啟電壓，因此低壓噴油器此時(shí)不工作。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷范圍下運(yùn)行。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度超過(guò)45 ℃時(shí)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷范圍中被驅(qū)動(dòng)，此時(shí)噴油器N33和N535的波形如圖5所示。高壓缸內(nèi)直噴噴油器（CH1通道）未出現(xiàn)噴油閥開(kāi)啟電壓，因此高壓噴油器此時(shí)不工作。低壓進(jìn)氣道噴油器N535（CH2通道）出現(xiàn)開(kāi)啟電壓，發(fā)動(dòng)機(jī)采用SRE單噴射模式，目的是降低油耗。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷下運(yùn)行。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷工況時(shí)，噴油器N33和N535的波形如圖6所示。低壓噴油器N535（CH2通道）未出現(xiàn)噴油閥開(kāi)啟電壓，低壓噴油器此時(shí)不工作。高壓噴油器（CH1通道）出現(xiàn)單次噴射，基于高性能需求，系統(tǒng)切換到高壓?jiǎn)螄娔Ｊ健?/p>

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷下運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，噴油器N33和N535的波形如圖7所示。低壓噴油器N535（CH2通道）未出現(xiàn)噴油閥開(kāi)啟電壓，低壓噴油器此時(shí)不工作。高壓噴油器（CH1通道）出現(xiàn)雙重噴射，分別噴入進(jìn)氣和壓縮行程。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)噴油器的波形（截屏）

圖4 暖機(jī)時(shí)噴油器的波形（截屏）

圖5 部分負(fù)荷噴油器波形（截屏）

圖6 低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷噴油器波形（截屏）

圖7 高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷噴油器波形（截屏）