三菱S6K柴油發(fā)動機的燃料分層噴射技術(shù)是其實現(xiàn)高效燃燒與低排放的核心技術(shù)之一。該技術(shù)通過三種獨特的混合氣形成模式，精準(zhǔn)控制燃油與空氣的混合比例和分布，從而在不同工況下優(yōu)化燃燒效率。以下是其詳細(xì)原理及技術(shù)實現(xiàn)：

一、分層噴射的核心設(shè)計理念
柴油發(fā)動機的分層噴射技術(shù)旨在通過非均勻混合氣分布實現(xiàn)高效燃燒。在S6K中，三菱通過燃料分層、氣流組織和電控策略的協(xié)同作用，使燃燒室內(nèi)形成從火花塞（或燃燒中心）到缸壁的濃度梯度混合氣：
濃混合氣核心：在火花塞附近形成易于點火的濃混合氣區(qū)域（空燃比約12:1），確保可靠引燃；
稀薄混合氣外層：外圍區(qū)域混合氣逐漸稀薄（空燃比可達25:1以上），通過火焰?zhèn)鞑崿F(xiàn)完全燃燒，同時降低氮氧化物（NOx）排放。

二、三種混合氣形成模式詳解
（一）噴射引導(dǎo)模式（部分負(fù)荷工況）
應(yīng)用場景：怠速、城市工況等中小負(fù)荷場景，需兼顧燃油經(jīng)濟性與排放。
技術(shù)實現(xiàn)：
噴油器布局：采用頂置多孔噴油器（8孔設(shè)計），噴油方向直指火花塞，形成集中油束；
噴射策略：在壓縮行程后期（上止點前10°-15°曲軸轉(zhuǎn)角）進行單次精準(zhǔn)噴射，燃油直接噴向火花塞周圍，形成濃混合氣核心；
氣流配合：利用進氣道設(shè)計產(chǎn)生的滾流效應(yīng)，將外圍空氣卷入燃燒中心，形成分層結(jié)構(gòu)；
燃燒特性：濃混合氣核心率先被壓燃，火焰逐層向外傳播，熱效率可達42%。
（二）壁面引導(dǎo)模式（全負(fù)荷工況）
應(yīng)用場景：礦山挖掘、重載爬坡等需要高功率輸出的場景。
技術(shù)實現(xiàn)：
活塞凹坑設(shè)計：活塞頂部采用淺碟形凹坑，邊緣帶有導(dǎo)流槽，引導(dǎo)燃油沿壁面擴散；
噴射策略：在壓縮行程中期（上止點前20°-25°曲軸轉(zhuǎn)角）進行預(yù)噴+主噴兩次噴射：
預(yù)噴：少量燃油（占總噴油量10%-15%）噴入凹坑，形成初步混合氣；
主噴：主燃油噴注撞擊凹坑后擴散，與空氣混合形成均勻混合氣；
氣流配合：通過活塞上行產(chǎn)生的擠流效應(yīng)，強化油氣混合，確保全負(fù)荷時的穩(wěn)定燃燒；
燃燒特性：混合氣均勻分布，可承受更高負(fù)荷，最大功率輸出提升15%。
（三）氣流引導(dǎo)模式（中負(fù)荷工況）
應(yīng)用場景：公路行駛、市政作業(yè)等中等負(fù)荷場景，需平衡動力與油耗。
技術(shù)實現(xiàn)：
進氣道設(shè)計：采用螺旋進氣道，在進氣行程中產(chǎn)生強烈滾流，使空氣沿氣缸軸線旋轉(zhuǎn)；
噴射策略：在壓縮行程初期（上止點前30°-35°曲軸轉(zhuǎn)角）進行多次分段噴射（通常3-4次），每次噴射量遞減；
混合氣形成：燃油被旋轉(zhuǎn)氣流帶動，在氣缸中心形成濃混合氣區(qū)域，外圍為稀薄混合氣；
燃燒特性：分層效果介于前兩種模式之間，NOx排放降低20%，燃油消耗率優(yōu)化至195g/kWh。

三、關(guān)鍵技術(shù)支撐
（一）高壓共軌系統(tǒng)
噴射壓力控制：S6K采用1800bar高壓共軌系統(tǒng)，通過ECU實時調(diào)整噴油壓力：
部分負(fù)荷時壓力降至1200bar，減少燃油霧化過度導(dǎo)致的混合氣過稀；
全負(fù)荷時壓力提升至1800bar，確保燃油充分破碎與混合。
噴油器設(shè)計：多孔噴油器（8孔，孔徑0.18mm）配合錐角60°的噴霧形態(tài)，使燃油分布更均勻，減少濕壁風(fēng)險。
（二）智能ECU控制邏輯
工況識別：ECU通過曲軸位置傳感器、增壓壓力傳感器、油門踏板信號等，實時判斷發(fā)動機負(fù)荷與轉(zhuǎn)速；
模式切換：
怠速/低速：自動切換至噴射引導(dǎo)模式，減少燃油消耗；
高速/重載：切換至壁面引導(dǎo)模式，提升功率輸出；
中速巡航：采用氣流引導(dǎo)模式，優(yōu)化排放與油耗；
閉環(huán)反饋：通過氧傳感器+煙度傳感器實時監(jiān)測燃燒狀態(tài)，動態(tài)修正噴油量與噴射時機，確保混合氣濃度始終處于最佳區(qū)間。
（三）燃燒優(yōu)化設(shè)計
壓縮比匹配：22:1的高壓縮比與分層噴射協(xié)同，使混合氣在壓縮終了時溫度達500℃以上，確保可靠壓燃；
冷卻系統(tǒng)協(xié)同：通過活塞冷卻油道+缸蓋分層冷卻，控制燃燒室內(nèi)溫度梯度，防止?jié)饣旌蠚鈪^(qū)域過熱導(dǎo)致NOx激增。

四、實際應(yīng)用效果
燃油經(jīng)濟性：與傳統(tǒng)均質(zhì)燃燒發(fā)動機相比，分層噴射使S6K在城市工況節(jié)油15%，礦山工況節(jié)油8%；
排放表現(xiàn)：配合DOC+DPF后處理系統(tǒng)，NOx排放較歐ⅢB標(biāo)準(zhǔn)降低90%，滿足Tier5排放要求；
可靠性：通過1.8萬小時耐久性測試，活塞環(huán)磨損量僅為0.08mm，較同類機型降低50%。
五、技術(shù)挑戰(zhàn)與優(yōu)化方向
冷啟動難題：柴油粘度高，低溫下霧化困難。S6K采用進氣歧管預(yù)熱+缸內(nèi)預(yù)熱塞雙系統(tǒng)，在-25℃環(huán)境下仍能快速啟動；
積碳控制：多孔噴油器易因燃油雜質(zhì)堵塞，需定期使用超聲波清洗設(shè)備配合高壓燃油沖洗；
未來升級：下一代S6K-Tier5發(fā)動機將引入智能扭矩管理（ITM）技術(shù)，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力自動調(diào)整噴射模式，進一步提升動態(tài)響應(yīng)與燃油經(jīng)濟性。
總結(jié)
三菱S6K的燃料分層噴射技術(shù)通過精準(zhǔn)的噴射策略、智能的氣流組織和高壓共軌系統(tǒng)的深度協(xié)同，在動力、油耗與排放之間實現(xiàn)了最優(yōu)平衡。其三種混合氣形成模式并非孤立存在，而是通過ECU的動態(tài)切換與實時修正，形成了一套自適應(yīng)復(fù)雜工況的燃燒管理體系。這一技術(shù)不僅是三菱柴油發(fā)動機技術(shù)的集大成者，也為工程機械動力系統(tǒng)的綠色化發(fā)展提供了重要參考。