宝马轿车采用HPI高精度喷射装置，采用喷束导向式缸内直接喷射，可以一定程度地降低发动机的耗油量。采用这种喷射系统可以克服汽油发动机涡轮增压的主要不足，如减小压缩比、容易爆震等。这样可充分挖掘涡轮增压的潜力，以增大功率和转矩。直接喷射装置是NM发动机的一个决定性因素，与采用进气管喷射装置的涡轮增压发动机相比，直接喷射可达到更高的压缩比，同时可降低满负荷情况下的排气温度。这种喷射方式的另一个优势在于可以提高部分负荷运行模式下的效率。采用直接喷射装置时，高压燃油（50~200bar）直接喷入燃烧室内，原则上可以按照混合气均匀混合或分层混合将汽油直接喷射分为两个方案，这两个方案在耗油量和排放量方面都具有突出特点，差别在于混合气形成过程不同。
均匀模式和分层模式直接喷射时混合气形成的时间过程以及与进气管喷射的对比如下图所示，混合气成分以四个时刻的空燃比表示，颜色深浅不同表示根据标尺确定的相应局部空燃比。
▲ 混合气形成过程对比
采用直接喷射模式时，喷射阀直接伸入燃烧室内，燃油在燃烧室内雾化。通过气体在燃烧室内移动使空气与喷入的燃油混合，从而在点火时刻形成均匀的混合气。混合气形成过程和燃烧过程与带进气管喷射装置的传统发动机相似。由于燃油首先进入气缸并在气缸内蒸发，因此，通过这种雾化方式可吸收气缸进气的热量。这样可以降低爆震程度，继而能够提高压缩比。发动机效率最多可提高10%。降油耗是高精度喷射装置的核心功能，新一代汽油直接喷射装置在无须损害发动机动态性能的前提下，满足了经济性方面的要求。
高精度喷射装置可更准确地计量混合气量，且可采用高压缩比，这是提高效率并显著降低耗油量的理想前提。通过压电喷射器置于气门中间可实现上述目的。处于该位置时，向外打开的新型喷射器能将燃油以锥束形式非常均匀地喷射到燃烧室内。
EKP（输油泵控制单元）产生的预压使燃油通过入口输送至高压泵内。燃油从此处通过燃油量控制阀和低压单向阀进入泵元件（下图）燃油室内。燃油在该泵元件内加压并通过高压单向阀输送至高压接口。高压泵通过驱动法兰与真空泵相连，因此也由链条传动机构来驱动。也就是说，只要发动机运转，三个高压活塞就会在摆动盘的作用下持续进行往复式运动。因此会随着新燃油通过燃油量控制阀进入高压泵持续对燃油加压。燃油量控制阀由发动机管理系统接口进行控制，从而提供所需燃油量。燃油量控制阀以打开或关闭燃油供给通道的方式调节压力。高压区域内的最大压力不得超过245bar。如果压力过高，就会通过溢流阀经接口（溢流阀出口和溢流阀入口）向低压区域释放高压循环回路的压力。由于燃油无法压缩，因此这种方法完全可行。也就是说，燃油体积不会随着压力的改变而改变。向低压区域释放压力时通过该区域内的油液体积抵消所产生的压力峰值。因温度变化而造成的体积变化通过与高压泵供油装置相连的热补偿器进行补偿。在高压泵的泵元件内产生压力：由摆动盘驱动的高压活塞在其上移期间将机油压入金属膜内；金属膜体积增大后减小了可利用的燃油室空间；燃油在压力作用下压入共轨内。燃油量控制阀控制共轨内的燃油压力。发动机管理系统通过一个脉冲宽度（PWM）信号对其进行控制。根据控制信号使节流阀横截面以不同大小开启，并调节相应负荷点所需的燃油质量流量。此外还能降低共轨内的压力。应急运行模式：如果诊断出系统内存在故障，例如高压传感器失灵，就会切断燃油量控制阀的供电；燃油随即通过一个所谓的旁通进入共轨内，如下图所示。HPI处于应急运行模式的原因可能是：高压传感器信号不可信；燃油量控制阀失灵；高压系统泄漏；高压泵失灵；高压传感器失灵。其控制高压喷射阀时需要大约100V电压。高压喷射阀打开时的恒定电压大约为80V。通过采用带有大功率电容器的节拍式输出级可使获得的车载网络电压达到85~100V。在输出级内一直有电流通过，直至达到某一关闭值。关闭后会产生一个感应电压，例如85V，随后这个电压施加在大功率电容器（升压器）上。电容器为高压喷射阀提供2.8~16A的供电流，DME在接地侧控制高压喷射阀。采用向外打开式压电喷射器实现了喷束导向式直接喷射，因此为N54发动机的整体创新提供了可能。只有这种喷射器才能确保喷入的燃油锥束保持稳定，即使燃烧室内受压力和温度的影响，这种压电喷射器也可产生最高200bar的喷射压力并使喷嘴针以极快的速度打开。这样可摆脱受气门开启时间限制的工作循环而向燃烧室内喷射燃油。压电喷射器与火花塞一起集成在进气门与排气门中间的气缸盖内。安装在此处可避免喷入的燃油沾湿气缸壁或活塞顶。通过气体在燃烧室内的移动以及稳定的燃油锥束可形成均匀的燃油空气混合气。气体移动一方面受进气通道几何形状的影响；另一方面受活塞顶形状的影响。喷入燃烧室内的燃油通过增压空气形成涡旋，直至点火时刻前在整个压缩室内形成均匀的混合气。向外打开式喷嘴针：喷嘴针从其锥形针阀座内向外压出，因此形成一个环状间隙，如下图所示。加压后的燃油经过该环状间隙形成空心锥束，其喷射角度与燃烧室内的背压无关。喷射过程中压电喷射器的理想喷射锥束可能会扩大。由于发动机内部会形成炭烟，因此这种现象在一定程度内是允许出现的且很常见，如下图所示。但是，如果喷射角度扩大后喷射到火花塞上，则会导致火花塞损坏。
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请
点击举报。
