缸內直噴炙手可熱,可真有那麼好?
本文為「吳佩頻道」原創,作者: 容從容。
說起燃油噴射系統的作用,簡單來說就是根據發動機運轉工況的需求,來向發動機供給一定數量的、霧化良好的清潔燃油,以便與空氣混合,形成可燃混合氣,繼而燃燒、做功。
看上去簡單,可這燃油噴射系統,絕對是一門控制的藝術。發動機的可燃混合氣形成的時間非常的短,從進氣行程開始算起到壓縮過程結束為止,總共就那麼0.01到0.02秒的時間。
只有在這稍縱即逝的時間內把握好分寸,才能控制好發動機的動力、排放、油耗的表現。從老舊的化油器到進氣歧管電控噴射,再到現今炙手可熱的缸內直噴,真是新的就比老的好?缸內直噴就那麼高大上?
直噴把汽油機性能帶上了一個台階
其實缸內直噴設計的出發點是要實現汽油發動機的稀薄燃燒,直白點來說就是用更少的汽油混合更多的空氣來燃燒,卻能達到同等動力輸出,從而減少了汽油的消耗。這種技術的最大特點就是燃燒效率高,經濟、環保,同時還可以提升發動機的動力輸出,榨取每滴汽油的所有能量。
同時,缸內直噴技術又有另外一個技能,那就是有效減小爆震的產生。我們都知道,爆震的產生是因為汽缸內溫度和壓力過高而導致,缸內直噴技術又能適時進行汽油的加噴、補噴,通過汽油的揮發作用,帶走大量缸內熱量降低汽缸溫度,從而減低爆震的機率。
減低爆震無論對自吸發動機還是增壓發動機性能的提升有著關鍵的作用。對於自吸發動機,提高壓縮比是提高其性能的關鍵,在歧管噴射時代,12:1的壓縮比幾乎就是極限了。那台能讓無數本田粉高潮的F20C,壓縮比為11.1:1,通過超高轉速來達到125hp/L的升功率,統治了自吸發動機相當久的一段時間。
在發動機進入了直噴時代後,125hp/L升功率的數值就被法拉利458 Italia刷新到128.4hp/L,後來的458 Speciale更是把這個數字推高至134.4hp/L。其關鍵就在於法拉利在F136發動機上加入了缸內直噴技術,使其壓縮比高達12.5:1,法拉利458 Speciale版本的壓縮比更是高達驚人的14:1。同時期,保時捷也使用直噴發動機,讓GT3 RS的壓縮比推到12.9:1,因此也帶來了125hp/L的升功率。
對於增壓發動機,這個變化更是關鍵,缸內直噴技術帶來的減低爆震的好處,能使增壓發動機使用上較高的壓縮比,從而使熱效率得到提高,燃油經濟性更好。同時還能讓發動機打上更高的增壓值,帶來更好的動力輸出,讓小排量發動機也能爆發出不錯的性能。所以說,缸內直噴技術,把汽油機性能帶上了一個台階。
直噴雖好,可也有缺點
雖然,缸內直噴能提升發動機的整體性能表現,但一些缺點是不可避免的。
由於三元催化器需要藉助排氣中的HC或CO進行NOx還原反應,隨著空燃比的增加,混合氣燃燒溫度降低會抑制HC和CO的生成,使得NOx的還原反應便無法進行。
在發動機低負荷的工況下,通過直噴系統上的超高壓噴油器噴出的汽油已經有很好的霧化效果,可由於氣缸內的進氣量並不飽滿,以至於在氣缸內無法形成最佳的空氣燃油比例。從某種角度來說,混合氣是處於偏濃的狀態,不能被完全燃燒的混合氣會增加顆粒物的生成。
所以,直噴發動機增加了NOx和顆粒物的排放,不過這都是發生在冷啟動階段,一旦三元催化器達到了工作溫度,排放就會被很好地抑制。
其次,相對於歧管噴射,缸內直噴缺少了噴油時對進氣道、進氣門背部的沖刷,沒有了清潔的過程,所以直噴發動機會更容易積碳。而且在EGR廢氣再循環系統的車型上,機油蒸汽會被引入到進氣歧管從而通過進氣門進入氣缸燃燒,由於缺少了對進氣道、進氣門背部的沖刷,機油蒸汽就會附著在上面,在高溫下形成積碳。
複合噴射應運而生
排放的法規越來越明顯,積碳的問題也困擾了很大一部分的車主,優缺點都明顯的缸內直噴發動機似乎就不再那麼高大上了。
於是一部分廠家就想出了在缸內直噴的基礎上,加上一套「老舊」的歧管噴射,從而組成一套現今最先進的複合噴射系統。複合噴射系統擁有歧管噴射和缸內直噴兩套噴油管,低負荷工況時,使用歧管噴射,由於較長的通道能讓霧化的汽油更好地與空氣混合,進入氣缸後,還能根據濃度進行加噴、補噴;高負荷工況時,缸內直噴就完全接管控制;這樣,冷啟動時期的排放問題就能被解決。
而且加入了歧管噴射,對進氣道、進氣門背部的沖刷和清潔就「失而復得」,對於積碳的現象也會有所改善。
那麼好的東西,而且擁有兩套噴油系統,成本必然就會高一些,所以現今只能在高端車型上才能看到。但相信在不久的將來,複合噴射肯定會得到普及。
輪到你說:
在缸內直噴和歧管噴射面前,你們更青睞哪個呢?
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