迈腾车2.0T发动机双喷射系统分析

铜仁职业技术学院 熊景鸣，席昌钱

EA888发动机诞生于2006年，集缸内直喷、涡轮增压、进气歧管翻板等技术与一身，由于越来越严的排放标准和用户对降低燃油消耗的需求，EA888发动机已更新到第3代。迈腾车采用的第3代EA888发动机包括1.8T和2.0T两种，2.0T发动机相比于1.8T发动机具有以下优势：气缸盖集成排气歧管、带有旋转阀调节的创新式热量管理系统、电控废气旁通阀、双喷射系统。

1 迈腾车2.0T发动机双喷射系统的含义

1.1 进气歧管喷射（SRE）与缸内直喷喷射（TSI）

SRE在进气门和进气道上形成液态油膜，燃油蒸发雾化与空气混合后进入气缸内燃烧。但油膜类似于电容具有积分作用，会使发动机无法精确控制瞬时供油量，并且冷起动时进气道温度较低，无法充分蒸发燃油，致使燃油计量存在偏差，因此，发动机在起动过程中一般会增加喷油量，使实际供油量远远大于需求供油量。

TSI是将燃油直接喷入发动机气缸内，避免了进气道燃油湿壁，实现对燃油供给量的精确控制。但TSI对于燃油蒸发和油气混合物的形成有更高要求，这就需要用更高的燃油喷射压力来提高燃油的雾化率。因此，TSI都采用高压油轨，以提高燃油雾化率和雾化质量。

相比于SRE，TSI虽然有其无可替代的优势，但TSI存在颗粒物排放问题，燃油直接喷入气缸使得油气混合时间大大缩短，会导致局部混合气过浓或类似柴油机的液态油滴扩散燃烧等现象的发生，从而导致颗粒物排放增加。而采用SRE的汽油发动机一般在排气冲程就把燃油喷向进气门背部，利用进气门背部和进气道壁面的高温进行蒸发雾化，并与空气进行混合。一般认为采用SRE的汽油发动机点火前的缸内混合气是均质的，所以采用SRE的汽油发动机的颗粒物排放相对来说要少很多。

综上所述，SRE和TSI各自存在优势和不足，若能将两者优势结合，将能极大地提高发动机性能。

1.2 SRE+TSI双喷射技术

如图1所示，迈腾车2.0T发动机采用SRE+TSI双喷射系统，在缸内直喷基础上增加了一套进气道喷射装置。

如图2所示，SRE系统由燃油箱内的预供油燃油泵（G6）来提供所需的压力，虽然低压燃油导轨与高压泵相连，但并不利用高压泵进行增压，而是将低压燃油引入冷却高压泵。由于TSI系统的燃油压力高，因此通过高压泵将燃油再次升压后送入高压燃油导轨。采用SRE+TSI双喷射系统可以实现下述目标：达到EU6标准，降低颗粒质量和数量（与TSI相比）；降低CO2排放；降低部分负荷时的燃油消耗（与SRE相比）。

图1 迈腾车2.0T发动机双喷系统的结构

图2 迈腾2.0T燃油供给系统

2 双喷射工作模式分析

迈腾车2.0T发动机采用的SRE+TSI双喷射系统有SRE单喷射、高压单喷射、高压双喷射和高压三重喷射等4种运行模式。针对发动机何时采用何种模式的问题，可运用示波器采集相同气缸2个喷油器（例N33和N535）的实时电压波形进行分析。将示波器CH1通道接高压喷油器N33，示波器CH2通道接低压喷油器N535。

（1）发动机起动。当发动机处于冷态且冷却液温度低于45 ℃时，此时喷油器N33和N535的波形如图3所示。低压喷油器N535（CH2通道）未出现喷油阀开启电压，因此低压喷油器此时不工作。高压喷油器（CH1通道）出现4次三重喷射，随发动机转速的增大，喷油周期和喷油时间间隔都减少，由此可知，发动机在压缩行程中通过TSI系统进行三重喷射。

（2）暖机。当发动机已经起动，但冷却液温度尚未达到45 ℃时，此时喷油器N33和N535的波形如图4所示。发动机起动成功后，但冷却液温度仍未超过45 ℃，高压喷油器（CH1通道）由三重喷射变为双重喷射，分别喷入进气行程和压缩行程。低压喷油器（CH2通道）未出现喷油阀开启电压，因此低压喷油器此时不工作。

（3）发动机在部分负荷范围下运行。当发动机冷却液温度超过45 ℃时，并且发动机在部分负荷范围中被驱动，此时喷油器N33和N535的波形如图5所示。高压缸内直喷喷油器（CH1通道）未出现喷油阀开启电压，因此高压喷油器此时不工作。低压进气道喷油器N535（CH2通道）出现开启电压，发动机采用SRE单喷射模式，目的是降低油耗。

（4）发动机在低转速全负荷下运行。当发动机处于低转速全负荷工况时，喷油器N33和N535的波形如图6所示。低压喷油器N535（CH2通道）未出现喷油阀开启电压，低压喷油器此时不工作。高压喷油器（CH1通道）出现单次喷射，基于高性能需求，系统切换到高压单喷模式。

（5）发动机在高转速全负荷下运行。发动机处于高转速全负荷运行工况时，喷油器N33和N535的波形如图7所示。低压喷油器N535（CH2通道）未出现喷油阀开启电压，低压喷油器此时不工作。高压喷油器（CH1通道）出现双重喷射，分别喷入进气和压缩行程。

图3 发动机冷起动时喷油器的波形（截屏）

图4 暖机时喷油器的波形（截屏）

图5 部分负荷喷油器波形（截屏）

图6 低转速全负荷喷油器波形（截屏）

图7 高转速全负荷喷油器波形（截屏）