【化油器】在2001.09之前是噴油系統的主要類型,之後在汽車領域禁用,摩托車應當是2017年禁止使用這種技術。所謂“化油”實際指霧化燃油,化油器本身是一條管路,通過節氣門可調翻板控制進氣量;內燃機在運行中有四個步驟,分別為:進氣噴油、壓縮蒸發、膨脹做功、排氣吸氣,交替運轉的過程中會產生是負壓吸力,化油器裏的“文丘裏流量計”(流量管)的收縮部分運動會形成真空,這也會形成一種負壓吸力,燃油就這樣被吸入化油器了。
運行原理:將燃油吸入化油器只是第一步,因為吸入的燃油還是流體液態;這種狀態直接進入內燃機燃燒室是沒法正常點火做功的;但好在負壓力本就是氣流形成,燃油在氣流的動能作用下會被“打散”,也就是一定程度的成為霧狀(仍為液態但為霧化),這就是所謂的化油器運行原理。
而化油器之所以被禁止使用有兩個原因,首先是依靠氣流動能霧化燃油的效果太差,油珠粒徑很難達到非常小的標準;在相同温度環境中大油珠的蒸發速度慢,反之小油珠的速度會更快,蒸發速度直接決定做功衝程中,燃油燃燒轉化為機械能(動力)的比例,反應程度越高則轉化出的扭矩就會越大,相同轉速的扭矩越大則馬力越大,也就是説化油器很難實現理想的扭矩。
同時化油器的燃油霧化效果還要受到温度的影響,温度越高霧化效果越好;而在低温冷啓動時的化油器温度很低,燃油無法理想霧化則等於無法正常燃燒做功,忽濃忽淡的混合氣會讓怠速抖動非常明顯,而且過濃的瞬間還會熄火。所以化油器汽車必須原地熱車,這不僅會大量浪費燃油,還會因燃燒不充分而增加排放物,這就是化油器被淘汰的核心因素。
【單點電噴】是取代化油器的核心技術,有趣的是還成為氫燃料汽車出現的推動因素;化油器又稱為“白金點火”,也就是需要使用「PT-鉑」這種貴金屬。在化油器時代日系車企期望壟斷技術,於是囤積了大量的PT,然而隨即電噴技術應用而迅速淘汰了化油器;為了消耗這些鉑,日系汽車車企推廣氫燃料電池堆技術,製造這種化學發電電池需要消耗大量PT。不過因能量轉化損耗太大,製造氫能本身要消耗常規能源,高壓液態氫罐的危險性過高,以及車輛本質是電動汽車等諸多因素,決定了這種增程電驅技術會像化油器一樣被淘汰,那麼電噴究竟有什麼優勢呢?
優勢1:不受温度影響!電噴可以理解為「電機增壓·壓力噴油系統」,如果説化油器是依靠真空“吸出燃油”進行淺程度的霧化,電噴就是“壓縮噴油”;油路系統中會有油泵,【泵】的功能就是通過電機為液態或氣體增壓。油泵從油箱內抽出燃油後會通過油管送到噴油嘴,噴油嘴的本事是個電磁閥;通路打開泄壓部分,通過多個細密的噴孔實現燃油霧化,斷路閉合後為油泵持續送油並形成壓力,等待下一次打開噴油嘴繼續霧化噴油。壓力噴油決定了只要燃油不結凍,啓動後的熱車噴油是什麼狀態,冷車霧化狀態也會相同,這就解決了原地熱車浪費燃油與增加排放的問題。
優勢2:恆壓精度高!油路系統的增壓與噴射壓力是固定的,按照設定標準噴油可以保證始終都有良好霧化效果,這是化油器依靠氣流強度調整霧化效果而達不到的標準。所以單點電噴很顯然要比化油器優秀很多,不過這也只是技術革新的第一步而已。
「單點」的概念是噴油嘴(不論有幾個)都會固定在進氣歧管的總管路上,而總管道與各個氣缸的連接是通過進氣歧管;也就是説內燃機氣缸交替做功時,燃油霧化後才會通過歧管進入氣缸。但是不同歧管的長度也是不同的,這就是決定了燃油的霧化時間與程度也會存在差異,燃燒做功轉化出的扭矩有大有小,這種運行狀態優於化油器但還是不夠理想。
多點&氣缸內部噴油。【多點電噴】當然就是字面上的含義,單點是在總管路佈局燃油嘴,多點則是在每條進氣歧管的末端(進氣門之前)的位置都安裝噴油嘴;狀態為斜置面對進氣門背部,噴油後依靠氣流動能混合。 這樣的設計就能以控制多個氣缸單獨交替進氣時的恆定氣流動能,實現理想且標準的燃油霧化效果了;結果自然是運行狀態更穩定,燃燒程度也會更加充分了。所以多點電噴至今仍然在使用,不過主力車型都是≤8萬區間內的車輛,或者是技術偏落後的部分一線品牌合資汽車,真正優秀的汽車都已經使用缸內直噴了。
【缸內直噴】同樣是多點電噴系統,區別只是噴油嘴佈局的差異。多點電噴-進氣歧管。直噴技術-氣缸內部。進氣歧管的直徑非常小,即使是斜置佈局也必須以低壓力噴油,否則壓力過高就會把燃油噴射到管壁,或過量飛濺到氣門上。所以多點電噴的噴油壓力多為三個標準:2.5、3.0、3.5bar,這種壓力標準只能將霧化燃油的油珠粒徑達到準微米的標準,一毫米等於一千微米,蒸發性能和燃燒效率雖然比單點和化油器更好,但還有提升空間。缸內直噴技術的噴油壓力可以達到350bar,也就是多點電噴的100倍以上;而高壓共軌技術的直噴系統,油壓可以達到2000bar,差距是不是過於大了呢?
直噴系統之所以能夠超高壓力噴油,原因在於用以噴油的空間大;第一進氣衝程的活塞會往下運轉,氣缸容積都能用來噴油,這就不用擔心噴油飛濺的問題了。那麼以高壓標準噴油則油珠粒徑會非常小,小到可以低至10微米以內。這種霧化燃油混合空氣後的蒸發速度會非常快,充分的蒸發後,在短暫的做功衝程中,可以瞬間達到非常高的燃燒標準(程度)。説白了就是燒的快則產生的能量大,而且是以消耗等量燃油實現更大扭矩,標準差距會有多大呢?技術差距:第一組數據為多點電噴,第二組數據為缸內直噴。1.5T-210/300N·m;2.0T-280/400N·m
3.0T-420/550N·m;這就是差距了,扭矩×轉速÷9549×1.36=馬力,感受以下扭矩差值對馬力的影響吧。在可以購買直噴發動機車輛的前提下,沒有任何理由再選多點電噴。