物理高压泵(多点喷射是什么意思，比单点喷射有什么优势？)

Posted 2023-06-02

篇首语：将相本无种，男儿当自强。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了物理高压泵(多点喷射是什么意思，比单点喷射有什么优势？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

物理高压泵(多点喷射是什么意思，比单点喷射有什么优势？)

多点喷射（电喷）这个词本身就有点问题，因为学术和业内会说的更加严谨一点。

上古：指的是单喷油器进化到多喷油器

近代：歧管喷射的多次喷射

现代：缸内直喷的多次喷射或者是双喷射

这个多点，点可以指的是多处地方（多个喷油器），也可以指的是时刻（每个循环多次喷射）。

现代多次喷射优势是什么？

最核心在于提高可靠性、减少低速早燃、改善油耗、改善燃烧稳定性，我介绍几个案例。

双喷射系统的多次喷射

双喷射系统

双喷射系统的硬件设计不难，难点在于控制策略与控制方案的制定，下图是我化的一个示意图。

图双喷射控制策略

PS:实际这个策略map为3层，低温、半暖机、完全暖机，这里省略半暖机。

（1）正常温度（上图左）

①绿色为正常工作下的怠速工况，在此负荷下采用PFI喷射，因为怠速工况发动机负荷小转速低、PFI有充足的时间进行喷油和雾化，燃烧的更为充分，能够大幅度的降低颗粒物排放，且发动机高压油泵不需要工作，发动机热效率可以提高。

②黄色为中低负荷中低转速工况，采用混合喷射。一方面采用PFI燃烧更加有利，但是随着负荷转速增加，PFI喷射时间延长，后半段喷射的燃油雾化性下降，因此采用混合喷射，并根据实际情况改变喷射比例。PFI：DI=3：7~7：3。

③灰色为中高负荷中低转速工况，采用多次直喷，在合适的曲轴角度下喷2次。让燃料不会在活塞顶面附着，也不会喷射至汽缸壁引起颗粒物排放超标。2次喷射的比例约为5：5。

④红色为高负荷中低转速工况，采用多次直喷，在合适的曲轴角度下喷3次，这里在（3）的基础上考虑到负荷较大，容易爆震，因此在压缩行程上止点前再喷1次，给燃烧室降温，从而让点火角维持在MBT。一般3次喷射的比例为5：3：2，或者5：4：1。

⑤此工况为特殊工况，主要考虑到保护直喷喷油器，由于此工况转速较高，直喷喷油器温度会上升，因此采用直喷1次的方式，通过燃油给喷油器适当降温。

⑥次为高转速中高负荷，采用DI1次，当转速高于3500rpm后，还采用多次喷射的话，高压泵的升压速度赶不上转速变化，会导致喷油的精度下降，所以不采用多次喷射。

（2）低温（上图右）

①低转速低负荷采用DI1次喷射，因为低温下PFI雾化性不佳，一旦油品偏重质的话容易造成燃烧不稳定。用DI可以避免油品轻重质的影响。由于此工况负荷低，总喷油量较少，采用2次喷射的话，第二次喷油容易受到喷油器物理最小喷油量的限制，因此采用1次喷射。

②中负荷中低转速工况下采用DI2次喷射，和正常温下一样，让燃料不会在活塞顶面附着引起颗粒物排放超标，也不会喷射至汽缸壁引起机油增多问题。

③同正常温一样。

④同正常温一样。

（3）典型喷油时刻（下图）

上图主要是不同的喷射策略，下图就是具体的喷射时刻，这里拿来出的都是典型工况下的喷射时刻。在整车标定中，会根据不同的环境、温度、气压、发动机状态进行不同的设计，比如冷启动的局部升程喷射分层燃烧，比如启停系统工作的再启动，比如极低温的PFI+DI，比如暖机模式的PFI+DI，比如PFI吸气同期喷射，比如喷油器误差学习的强制喷射等等，展开内容过于复杂，在此略过。

图典型的喷射时刻图

（1）DI1次喷射的时刻大约从BTDC300CA左右开始（不是精确值），根据不同转速负荷，结束时间在BTDC260CA~BTDC200CA，这里通过验证，最好燃油喷射时刻处于气缸湍流强度最高的时刻，并且考虑活塞位置，避免燃油喷射在活塞顶面或者气缸壁面。

（2）DI2次喷射考虑的内容一是2次喷射的比例多少合适，5：5还是2：8还是3：7，二是第2次喷射要尽可能利用湍流来抑制喷雾长度，还要保证有足够的燃油雾化时间，一般设计在BTDC160开始。

（3）DI3次喷射在DI2次喷射基础上，由于发动机负荷大，燃烧室温度高，为了追求MBT点火角，在活塞上行增加1次喷射，降低燃烧室的温度，抑制爆震，让压缩比能够维持在13：1。

（4）PFI喷射为了保证充分雾化，在吸气之前的做工工程就已经开始喷油，由于油压较低，喷油时间较长，和DI逻辑不一样的是，DI往往限定喷射开始时间，PFI而是限定喷射结束时间，在此时间之后还有燃油喷射的话雾化性无法保证。

（5）混合喷射下，PFI在做工冲程喷射，DI在延迟的吸气冲程喷射，通过不同的比例，实现最佳的燃油经济性与排放性能。

PS：从硬件结构来说，双喷射只是单纯的增加一套，但是对发动机控制系统的复杂性来说，成几何倍数的增加。

缸内直喷系统的多次喷射

直喷喷油器的反应速度非常快，可以实现多次喷射，而且可以在压缩冲程实现喷射，这比气道喷射有很大的优势。直喷系统的燃油喷射正时可以比较自由控制，实现进气和压缩冲程中的多次喷射，目前最多可以达到5次喷射，有利于改善燃烧，降低排放。

比如下图采用多点喷射策略（Multiple injection），示意图如下图所示，在各个进气和压缩行程进行３次喷油，进气行程内2次、压缩行程内1次。对喷油正时进行了调整，避免了燃油与进气门和气缸内壁接触和附壁。这项措施有效地消除了早燃，将其发生的频率降低到对活塞和活塞环无损坏的程度。

图多点喷射示意图

图壁面LSPI的喷射策略

注1：实际多次喷射策略很复杂，需要考虑很多因素，包括但不局限于物理硬件的局限，喷油嘴最少喷射量的多少，燃油压力是多少，喷射开始时间和终了时间，每回喷射的比例多少比较合适，对性能的影响，对燃烧稳定性的影响，对PM、PN的影响等等。在不同工况、不同要求下喷射策略都不一样，配合着可变燃压系统，实际策略相当复杂，甚至诞生很多新的策略，比如喷油嘴局部升程控制等。由于选择性太多，我们在标定和设计策略时也曾为最优解愁。