淺談電噴發動機,直噴發動機的區別,以及它們的優劣

電噴發動機、直噴發動機的差異很大,也可以說兩者各有千秋,不過缸內直噴發動機的優勢更多、潛力更大,所以現如今內燃機已經被直噴技術所佔據!現如今的汽車市場,依然配備電噴發動機的車型少之又少、幾乎沒有,所以缸內直噴更是代表了未來的趨勢,因為它在燃油經濟性方面的潛力更大!

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發動機

電噴這個詞並不嚴謹,實際上電噴、直噴都是電控噴射,電噴全稱為電控歧管噴射、而直噴全稱為電控缸內直噴,而之所以會產生現如今電噴、直噴的叫法,實際上與出現時間有很大的關聯;因為在化油器時代結束後,最先登場的是電控歧管噴射內燃機,所以就把它稱之為電噴;而沒過幾年、電控缸內直噴內燃機誕生了,再叫電噴就沒辦法與歧管噴射發動機進行區分了,所以就稱之為缸內直噴!所以用電噴與直噴區分是不嚴謹的,而應該是歧管噴射發動機、缸內直噴機器來區分!

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歧管噴射發動機

電控歧管噴射發動機(電噴)

如上圖所示、這就是歧管噴射原理圖,從圖上我們可以清晰看出、噴油嘴佈置在進氣歧管之內!燃油直接噴射到進氣歧管內,在進氣歧管內與空氣進行混合,與直噴機相比,燃油有充分的空間、時間進行霧化,再與空氣進行混合後、被吸入發動機參與燃燒;所以在發動機進行低溫、冷啟時,歧管噴射發動機的燃油霧化效果更好,但隨著工作溫度、工作負荷的不斷上升,歧管噴射發動機壓縮比低的劣勢、就會顯現出來!

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歧管噴射細節圖

由於燃油在歧管內已經完成霧化,而氣態化後的汽油已經不再具有吸熱的能力,所以歧管噴射發動機對缸內溫度的調節能力很差,所以歧管噴射發動機往往懼怕高溫,因為在高溫、高負荷狀態下,極其容易引發爆震!而由於對溫度的調節能力差,所以對爆震的抑制不如直噴那麼優秀;而補償方式就是採取偏低的壓縮比來適應(降壓等同於降溫),所以歧管噴射發動機、壓縮比做到11都是極限了,超高負荷運轉都必須加高標號燃油,想燒92號、幾乎是不可能的(壓縮比過10的時候)!

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歧管噴射機器進氣門背面,總是那麼光亮

再一點就是歧管噴射發動機,因為燃油都噴射在歧管內、在歧管內霧化,所以歧管噴射發動機汽油在缸內再次液化、流入曲軸箱內的機率會很低,在很大程度上、避免了機油被汙染的現象(含乳化問題);所以從某種角度上看待歧管噴射發動機,雖然燃油經濟性方面不如缸內直噴,但先天結構更合理、很難出現什麼問題,如直噴機常見的燃油稀釋、進氣門背面積炭,歧管噴射發動機都不會出現;燃油噴射在歧管內、很容易對進氣門背面進行沖刷,進氣門背面的積碳也就得到了很好的清理,因為汽油本身就是良好的清潔劑!

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缸內直噴發動機

電控缸內直噴發動機(直噴)

缸內直噴發動機就很容易理解了,如上圖所示缸內直噴就是把噴油嘴佈置在燃燒室內;這麼設計的好處有很多,因為噴油嘴直接設定在了燃燒室內、所以燃油直接噴射在燃燒室,因為液態燃油氣態過程中、可以吸收大量熱,對於直噴方式對於燃燒室可以起到降溫作用!只要溫度能控制住,我們就可以肆無忌憚的將壓縮比提高;而直噴豐富的噴頭策略,可以在缸內溫度偏高、出現爆震傾向時,採取連續多次的噴射,起到調節溫度的作用!

液態汽油,順著活塞環,缸壁間縫隙流入曲軸箱

所以直噴發動機、壓縮比普遍更高,而且高壓縮比的機器、往往可以相容92號汽油,其原理就是缸內噴射、可以更加從容的限制溫度,防止溫度過高;缸內直噴並非完全是優點,它也存在幾個缺陷,比如低溫、冷啟下,燃油的霧化不理想、造成燃燒浪費!而霧化不良的汽油再觸碰到冰冷的缸壁時,更容易重新轉化成液態燃油,之後順著活塞環、缸壁間的縫隙也就流入到曲軸箱內了,這就是上文所提到的溼壁現象(燃油稀釋)!其次就是噴油嘴在燃燒室內,對進氣門背面的積碳沒有清洗作用,所以直噴機、進氣門背面的積碳是頑疾!

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直噴機進氣門背面總是很多積碳

直噴發動機的潛力更大

為什麼歧管噴射發動機、在最近這十年之間會被直噴機完全取代?不僅僅是因為歧管噴射機器壓縮比不高,實際上歧管噴射發動機的潛力也不足!最近這些年來,國際上對於油耗、環保的各種要求日益嚴苛,所以未來的內燃機將必然以省油為核心開發目標,從此將進入超稀薄燃燒領域(如馬自達的二代創馳藍天就已經做到),而超稀薄混合氣狀態下、想實現混合氣點燃非常困難,所以此時我們的工程師想到了分層噴射、分層點燃、分層燃燒!

淺談電噴發動機,直噴發動機的區別,以及它們的優劣
分層噴射,分層燃燒

如上圖所示、這就是直噴發動機分層噴射的示意圖,從上至下噴射出多個混合氣層、濃度從上至下遞減,最上層混合氣濃度最大(最接近火花塞)、最下層濃度最低,圖片上只畫了五層、但實際上遠比這個層數多!原理就在於利用火花塞跳火,點燃最上層、之後利用火焰的傳遞逐一點燃餘下多個稀薄層(實際上當空燃比超過17之後、依靠這種方式已經無法點燃所有層,所以馬自達才引入壓燃,可以在二倍過量空氣係數下、完成29.4空燃比混合氣的全部燃燒),這個分層噴射、對於直噴機器而言很容易實現,但對於歧管噴射機器(電噴)而言也能分層,但控制起來太複雜、自身結構也不允許,所以分的層數很少,所以歧管噴射機器對於未來而言、潛力太小!

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雙噴射發動機

上述就是直噴、電噴發動機的差異,實際上現如今電噴機已經很少見了,雖然說電噴、直噴都存在一些劣勢,而從綜合素質上看、還是直噴發動機優勢更大、潛力更足;當然歧管噴射方式也並未完全淘汰,比如說現在的那類雙噴射發動機,就是同時具備一套高壓噴嘴(直噴部分)、一套低壓噴嘴(歧管噴射),當發動機低溫、低負荷運轉時,由歧管負責燃油的噴射,而當機器全負荷運轉時、則是切換成缸內直噴,從而實現直噴、電噴的互補,不過這樣的機器理念雖好、但成本造價偏高,終究難以成為主流!

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