P-DI發(fā)動機(jī)是一個既包含低壓噴油系統(tǒng)(進(jìn)氣道噴油)又包含高壓噴油系統(tǒng)(缸內(nèi)直噴)的發(fā)動機(jī),如下圖1。
圖1. P-DI系統(tǒng)示意圖
P-DI系統(tǒng)的優(yōu)勢
從圖2不難看出,P-DI發(fā)動機(jī)的噴油模式選擇更加靈活,可實現(xiàn)純PFI噴射,純GDI噴射以及PFI+GDI混合噴射三種燃油噴射模式,同時混合噴射的比例也可進(jìn)行調(diào)整。相對于單一噴油系統(tǒng)而言,擁有兩套噴油系統(tǒng)的P-DI發(fā)動機(jī)可以最大限度地發(fā)揮PFI在均質(zhì)混合氣形成及GDI大負(fù)荷燃油霧化的缸內(nèi)冷卻效應(yīng)等優(yōu)勢,同時可一定程度地規(guī)避PFI大負(fù)荷時爆震帶來的混合氣加濃并且可降低缸內(nèi)噴油引起的濕壁效應(yīng),改善混合氣質(zhì)量,降低PN排放,為滿足嚴(yán)苛法規(guī)要求提供有力保障。
圖2. P-DI發(fā)動機(jī)噴油模式
圖3為某P-DI發(fā)動機(jī)PFI模式與GDI模式PN排放在不同負(fù)荷下的對比結(jié)果。可以看到:在中小負(fù)荷下,PFI模式的PN排放值明顯低于GDI模式,隨著負(fù)荷的增加,PFI為抑制爆震不得不推遲點火角甚至加濃混合氣,進(jìn)而導(dǎo)致PN排放惡化。對P-DI系統(tǒng)而言,可以根據(jù)不同發(fā)動機(jī)工作區(qū)域的PFI與GDI相對優(yōu)劣程度,擇優(yōu)選擇低排放的噴油模式。
圖3. 某P-DI發(fā)動機(jī)PFI模式與GDI模式PN排放對比
除了可以充分利用GDI和PFI各自優(yōu)勢外,P-DI系統(tǒng)還可以針對發(fā)動機(jī)某些特定工況引入新的優(yōu)化思路。比如,在催化器加熱模式下,P-DI發(fā)動機(jī)可以利用PFI噴射形成均勻的混合氣,同時在臨近點火時刻,通過GDI噴射很少量的燃油,使之在火花塞附近形成一小股較濃混合氣,這種燃油噴射模式一定程度地借鑒了均質(zhì)分層燃燒概念,可在保障燃燒穩(wěn)定性的同時進(jìn)一步推遲點火角,提高排氣溫度,實現(xiàn)催化器的快速起燃。需要說明的是,博世(BOSCH)高壓噴油器短時精確控制功能(CVO)保證了上述概念中點火時刻高壓噴油器的微小噴油量的精確控制。
除此之外,P-DI發(fā)動機(jī)相對PFI發(fā)動機(jī)和GDI發(fā)動機(jī)在其他多個發(fā)動機(jī)性能上均有明顯優(yōu)勢。P-DI發(fā)動機(jī)相對純進(jìn)氣道噴油(PFI)發(fā)動機(jī)和純缸內(nèi)直噴(GDI)發(fā)動機(jī)在其他性能表現(xiàn)對比對比如下表1:
表1. PFI、 GDI、P-DI發(fā)動機(jī)性能對比
可以看到,除了在PN排放和催化器加熱上表現(xiàn)突出外,P-DI系統(tǒng)在減少機(jī)油稀釋,降低怠速噪聲以及降低系統(tǒng)對高壓油泵及噴油器流量需求等方面仍有超出純PFI和純GDI發(fā)動機(jī)的優(yōu)勢。但是由于額外多出了一套噴油系統(tǒng),P-DI發(fā)動機(jī)在滿足蒸發(fā)排放上的壓力也相對其他兩種發(fā)動機(jī)有所增加,也不可避免的帶來匹配及診斷等方面的工作量。
P-DI發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)
P-DI發(fā)動機(jī)的管理系統(tǒng)也正因如此而變得較為復(fù)雜。從下圖4中可以看出,相對普通的PFI和GDI 發(fā)動機(jī),P-DI發(fā)動機(jī)的空氣、點火、燃油、扭矩、排氣、診斷、監(jiān)控等多個子系統(tǒng)相關(guān)模塊均會受到影響,尤其在噴射策略選擇、燃油量計算、噴射模式切換過程的燃油補(bǔ)償、油壓控制、模式切換時的扭矩平順以及診斷、監(jiān)控等方面的控制均需要進(jìn)行針對性的功能開發(fā)或升級。
圖4. P-DI系統(tǒng)需要升級的功能包
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發(fā)動機(jī)
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