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汽車缸内直噴技術的利弊

汽車 更新时间:2024-08-30 14:14:29

汽車缸内直噴技術的利弊(汽車汽油缸内直噴技術的優勢和劣勢分别是什麼)1

作為從業者,我多年前專門在發動機台架上研究過歧管噴射和缸内直噴,他們的優劣勢有可能和大家想得不太一樣,我用簡單的語言進行闡述,給大家一個直觀的印象。

1 低溫冷啟動誰更好:缸内直噴

歧管噴射壓力一般100kPa到1000kPa,霧化主要依靠進氣效果自然揮發,缸内直噴壓力一般15MPa-35MPa,霧化主要依靠噴孔打碎液滴,然後再自然揮發。由于汽油在不同溫度下霧化能力是不一樣的,因此在低溫狀态下,歧管噴射噴了10份汽油,可能隻有一份能參與燃燒;而缸内直噴直接噴到燃燒室内,且是高壓系統,噴了3份汽油,有一份能參與燃燒。因此低溫冷啟動下,缸内直噴更穩定,更安全。歧管噴射有打不着或者要打10多s的風險。

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2 巡航油耗誰更低:歧管噴射

這點和大家的預計有出入,真正的巡航油耗,歧管噴射會更低。一方面歧管噴射沒有高壓直噴系統,不需要高壓泵一直打壓力,降低了機械損失。一方面在勻速下,歧管噴射的濕壁效應達到動态平衡,汽油霧化的時間更長,和混合器更容易形成均質燃燒,所以巡航油耗反而更低,根據我的經驗,怠速下歧管噴射模式相比直噴能少5%的油耗,而且燃燒更穩定,扭矩的變動率更低。是不是和大家想的不一樣?

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3 變工況油耗誰更低:缸内直噴

如果是變工況下,頻繁加減速下,那明顯缸内直噴油耗更低。因為歧管噴射有一定的遲滞性,而且濕壁效應需要幾個回合噴油進行調整,因此過渡容易出現空燃比稀薄或過濃的情況,系統甯可放過一萬,不可錯過一個,無論加速還是減速都需要補償燃油,導緻油就噴多了。一方面浪費了汽油,一方面排放也太差了。缸内直噴就好控制得多,油門大了就往缸内多噴點,少了就少噴點,影響程度比較小。如今工況是WLTC,頻繁的變工況下對缸内直噴更有利,所以缸内直噴越來越流行。

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4 過渡工況誰更可靠:缸内直噴

和上面一樣,由于對歧管噴射的控制性不那麼強,還有濕壁效應這種麻煩,過渡工況缸内直噴會更加可靠。大家開過歧管噴射和缸内直噴的車應該會有感覺,如果用9淺1深或者8淺2深的腳法踩,歧管噴射的加速很可能跟不上你的油門節奏,但是缸内直噴就沒有這個問題。

5 暖機後哪個燃燒更完全:歧管噴射

在完全暖機的狀态下,也是歧管噴射會燃燒得更加完全。這裡最關鍵的就是霧化和混合氣混合的時間,霧化時間越長,汽油都變成氣體了,自然燃燒更充分。而缸内直噴雖然在高壓下汽油被打散成一滴滴小液滴,但是液滴氣化依然需要時間,因此氣化效果不如歧管噴射,燃燒就不完全了。

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6 誰能發揮性能:缸内直噴

性能是缸内直噴的巨大優勢,也是現在采用缸内直噴的決定性因素。歧管噴射下汽油直接噴到進氣管,汽油溫度會不斷升高,然後再到燃燒室,實際燃燒室在進氣行程後溫度比較高,經過壓縮行程,溫度更高,導緻有爆震的風險,因此限制了點火角的提前,限制了燃燒壓力,限制了升功率。而缸内直噴是直接噴射到燃燒室内的,汽油在霧化的時候可以吸熱,降低了燃燒室内部的溫度,降低了爆震的風險,而且缸内直噴可以進行多種噴射策略,分層燃燒,多次噴射,比如在壓縮上止點之前再補一次油,燃燒室溫度立馬降低了,點火角可以更加提前,性能就出來了,甚至在中大負荷下的熱效率也更高。高性能發動機無一例外,全部缸内直噴。

7 哪個排放更幹淨:歧管噴射

這個和大家的想象有出入,歧管噴射反而排放會更加幹淨,尤其是顆粒物的排放。決定性因素就是霧化時間不同,燃燒的完全程度不同。比如缸内直噴由于霧化時間不夠,燃燒室部分液滴直接在高溫高壓下變成顆粒物,必須要用GPF進行堵屁股。而歧管噴射由于燃燒完全,往往不需要GPF。但是,如果是有渦輪增壓的情況,采用歧管噴射排放會明顯惡化,所以現代渦輪增壓發動機基本上全部都是缸内直噴。

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8 誰更容易有積碳:缸内直噴

這也是燃燒不完全導緻的,缸内直噴的噴油器一直在燃燒室内部,一些燃燒的雜質和顆粒物就容易堆積,形成積碳。由于現在普遍有渦輪增壓和EGR,積碳還容易進入進氣系統,氣門上。而歧管噴射汽油會從進氣端直接噴進去,汽油也是一種溶劑,能夠更好地帶走積碳,就不容易堆積了。一般缸内直噴發動機都要求1萬km加一瓶燃油添加劑,而歧管噴射基本不需要。但是這裡也要強調,對加速和冷啟動等,積碳對歧管噴射的影響更大,容易導緻加速乏力和打不着火,而缸内直噴這種問題比較少。

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9 自動啟停誰更舒适:缸内直噴

歧管噴射由于要先噴油,然後再進氣,壓縮,做工,排氣。而缸内直噴可以利用壓縮沖程的氣缸進行噴油燃燒,甚至馬自達的可以在做工沖程的氣缸進行噴油燃燒,因此對自動啟停的響應速度是完全不同的。這也導緻歧管噴射的自動啟停沒有一個是好用的,啟動時間長,啟動動靜大。

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10 誰更不容易壞:歧管噴射

在同等技術條件下,由于缸内直噴需要高壓直噴系統,高壓管路,噴油器一直處于高溫高壓的燃燒室内部,高壓油泵一直在工作,因此這套系統先天的可靠性不如歧管噴射,這也是沒有辦法,畢竟結構複雜了。如果隻圖一個低成本的家用代步車,選擇歧管噴射對消費者來說沒有什麼問題。

為何如今都是缸内直噴了?

從上面看到歧管噴射和缸内直噴各有千秋,但是為何現在都是缸内直噴呢?最主要的原因是保證性能,提高發動機的功率扭矩,以及缸内直噴具有更好的可控性,在電氣化時代能夠按照工程師設想工作,在WLTC工況下的油耗和排放容易做的出色,因此缸内直噴就成為了主流,而歧管噴射依然在部分不追求性能的買菜車中有應用。

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