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不噴不快 發動機缸內直噴技術淺析

  隨著家用車的普及,發動機技術也開始成為人們茶余飯後的談資。新技術層出不窮,而近期最炙手可熱的就是缸內直噴。被各大廠商標榜為分層燃燒技術最佳搭檔的“缸內直噴”到底是什麼呢?閒言少敘,下文中詳細“噴”來

不噴不快 發動機缸內直噴技術淺析

  缸內直噴實際上是將燃料注入發動機的眾多方式之一。在經歷了化油器、單點噴射和多點噴射等眾多演變之後,缸內直噴技術終於在近些年浮出了水面。這其實是一個在柴油發動機上已經應用多年的技術,大眾集團標志性的TDI柴油發動機中的“DI”指的就是“Direct Injection”——即缸內直噴。而這個技術在汽油機上的應用又為“低碳生活”創造了新的可能性。動力強勁而又節油,魚與熊掌兼得的技術,它到底是怎麼回事?

  什麼是“噴”

  所謂“噴”其實是與“吸”相對應的,在早期的汽車上,負責將燃油與空氣混合後送入發動機的是化油器。它是使用進氣流在喉管和浮子室之間制造壓力差,汽油在壓力差的作用下就被“吸”了出來。就像用吸管喝飲料一樣,嘴就像發動機進氣流那樣創造壓力差,而飲料就像燃油一樣受吸力作用,從相當於浮子室的杯子裡通過吸管進入嘴裡。

不噴不快 發動機缸內直噴技術淺析

  化油器依靠氣流制造壓力差把油“吸”出來

  化油器雖然能隨進氣量大小變化提供相應數量的燃油,卻很難將燃油和空氣均勻地混合,同樣也不能精確地控制油氣混合物的濃度。這就限制了發動機的燃燒效率,也造成了資源浪費。於是,能“噴”的供油系統應運而生。

不噴不快 發動機缸內直噴技術淺析

  以缸內直噴技術作為基礎,分層燃燒技術可以確保“燃盡每一滴油”

  “噴”是將高壓燃油通過噴油嘴形成油霧,再噴到流向發動機的空氣中。這樣ECU就可以通過改變噴油時間精確地控制進入發動機的油量,而極高的壓力能更好地霧化汽油,並與空氣完美地混合。也就是說“噴”的方式要比“吸”更擅長制造高燃燒效率的混合氣體,完美地克服了“吸”油的弊端。

不噴不快 發動機缸內直噴技術淺析

  FSI分層燃燒把缸內直噴演繹得淋漓盡致

  往哪“噴”

  缸內,名字就回答了這個問題。燃油噴射的方式根據噴射位置可以粗略地分為單點、多點和缸內直噴這3種。

  單點噴射就是把燃油噴到進氣歧管結合處,再由氣流帶到發動機的各個汽缸裡。這種方式已經比“吸”油強多了,可是它的不足也很明顯。首先,由於每條管道的形狀、長短都不盡相同,所以很難保證每個汽缸裡都有濃度相同、數量相當的混合氣。其次,在通過進氣歧管的時候,多少都會有些油霧粘在管壁上,就像倒飲料的時候總會有些飲料掛在瓶子裡一樣。這不光損失了燃料,還可能腐蝕管壁。

不噴不快 發動機缸內直噴技術淺析

  燃油通過噴油嘴以高的壓力直接噴入汽極缸中

  多點噴射則采用多個噴油嘴,分別將燃油噴到每個汽缸進氣門附近。而這僅僅是縮短了油氣混合物的行程,於大局無補。不過可以看得出,燃油供給的趨勢就是要讓噴射位置離燃燒室越來越近。那最直接的方法就是把燃油直接噴到汽缸裡了——也就是缸內直噴。通過在每個氣缸內獨立安置的噴油嘴,ECU可以精確地針對每個汽缸進行供油。這樣不但保證了氣缸內混合氣的濃度,也不會再有燃油滯留在進氣管。直接將燃油噴在氣缸內還可以提高發動機響應速度;而且在封閉的氣缸內,燃油也不會還未燃燒就隨廢氣從排氣門流走。這不僅僅提高了發動機的效率,同時也為分層燃燒技術(FSI)打下了堅實的基礎。

  怎麼“噴”

  為了能夠頂住汽缸內的壓力,缸內直噴技術通常采用高壓噴油。高壓噴油有不少優勢,更高的壓力能加強霧化效果,也就是說燃油可以更均勻地與空氣混合。而且,這還可以使油嘴能在任一時間向發動機供油。比如只在點火前向火花塞附近噴入較高濃度的燃油,用其點燃其他稀薄混合氣。這種方式正是分層燃燒技術的基礎。

  可惜高端技術也同時需要高端制造工藝,簡單說就是要花更多的錢。暴露在汽缸內的噴油嘴要能承受更高的溫度和更強的壓力;為了增強油壓,輸送燃油的管路上所有的連接部分也必須能承受相應的壓強;高精度、高壓強的噴油系統對燃油品質的要求更是極為苛刻——這一切可都需要消費者來買單。大筆的鈔票才能換來這套“吃得少,跑得快”的高端科技,實話實說,這才叫痛並快樂著。