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1 # 小李老師
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2 # 非專業車評
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!
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!
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,在與空氣進行混合後、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!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)!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!
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!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!
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!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!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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3 # 旋轉的方向盤
以汽車電噴常見多點電噴為例,直噴也就是缸內直噴。這是兩種燃油噴射方式,其實它們都是電控噴射只是為了區別才這麼叫。它們最大的區別就是噴射位置不同,電噴多指歧管噴射技術,直噴指缸內直噴。
簡單理解就是一個把燃油噴射在進氣歧管內的空氣中,另一個把燃油直接噴入氣缸內。它們各有優缺點但是從技術上來看直噴對加快燃燒、減少排放、提升動力方面比歧管噴射有更多優勢和潛力。從趨勢上看,歧管噴射(電噴)已經慢慢在被直噴取代,一方面是渦輪的普及,另一方面就是混合噴射的興起。歧管噴射
發動機噴油嘴在進氣道歧管側,進氣過程發動機的ECU根據進氣量等多方緯度調整噴油時間和噴油量,汽油和新鮮空氣在進氣道側就已經形成了混合氣體,這樣進入氣缸的混合氣體在壓縮接近尾端參與點火燃燒。只需要瞭解它是在進入氣缸前燃油和空氣就已經混合了,發動機壓縮衝程的壓縮的也是混合燃油的氣體。歧管噴射相比以前的化油器有了質的提高,相對化油器來說,歧管噴射算是技術革新,尤其是對燃油經濟性、動力性、精準控制、燃燒速率上有跨越式提升。所以在近20年時間內歧管噴射一直普及在家用車領域,並且現在很多新款發動機仍然保留此技術並且進行最佳化升級。缸內直噴
噴油嘴內建在氣缸內而不是進氣歧管側,這是結構的差異,當然結構差異就會使它們有不同的噴油、混合方式。缸內直噴多見有側置噴油和中置噴油兩種,美系、韓系多用側置;日系和德系多用中置佈局,但這不是唯一,因為考慮氣缸、活塞結構、氣流動向等情況主機廠都會選擇最佳噴油嘴的佈局。
所以缸內直噴與歧管內噴射燃油的歧管噴射相比,缸內直噴吸入氣缸的是新鮮空氣而不是燃油混合氣體。直噴在氣缸壓縮新鮮空氣的某一過程會透過ECU精準控制噴油,此時空氣處於壓縮過過程、直噴汽油微粒能更好的和空氣均勻結合,好處就是提高燃燒速率使燃燒更快更徹底,所以直噴對動力提升有幫助。而直噴的又一特點就是可以根據空氣量多少更加精準的控制噴油量,並且高壓、超高壓的直噴能是使汽油霧化更徹底,從而節約燃油消耗。另外直噴噴入氣缸的燃油對缸內也有降溫作用,這在中高負荷可以降低汙染物排放。在節能減排趨勢下,直噴的優點確實負荷法規和市場需求。混合噴射
混合噴射就是採用了歧管噴射+缸內直噴兩種方式,根據工況不同,採用不同噴射方式從而達到燃油經濟性、動力性、排放進一步提升還能避免直噴的積碳問題。混合噴射可能也是未來趨勢,至少在內燃機階段,混合噴射對提升熱效率、平衡動力、油耗、降低排放有明顯的優勢。
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4 # 愛車大家說
對於汽油機來說電噴和直噴區別就在於噴油方式,而噴油方式的不同也會對發動機的一些效能產生影響。
汽油機屬於預製混合氣內燃機,意思就是說發動機工作時需要先配製好適合濃度的混合氣,然後才能被利用。所以汽油機在進氣衝程就需要把汽油和空氣混合。而噴油嘴也必須以恰當的方式把汽油送入氣缸與空氣充分混合,然後火花塞才能正常點燃。這就引出了汽油機的兩種噴油方式:電噴和直噴。
電噴電噴的全稱是“電控燃油噴射”,英文名字是Ecletric Fuel Injection,簡稱EFI。在此之前汽油發動機還是用化油器來供油,EFI在當年屬於比較高階的功能,因此當時很多使用電噴發動機的車會在發動機罩上特別註明EFI,以顯示與眾不同的身份。而如今滿大街都是電噴發動機,廠家也就不再以此為賣點了。
電噴發動機靠油箱裡的油泵提供壓力,使用安裝於進氣歧管末端的噴油嘴對準進氣門噴油。在進氣衝程活塞下行、進氣門開啟,ECU控制噴油嘴開始噴油。噴出的汽油被進入氣缸的氣流裹著帶入氣缸並充分翻滾混合,汽油在這個過程中充分蒸發成氣體,與空氣一起形成了擁有一定濃度的混合氣。然後在壓縮衝程火花塞點火,混合氣燃燒,發動機就對外做功。
EFI發動機噴油量控制精確,與化油器發動機相比其油耗更低、排放更好。而且ECU可以根據發動機工況選擇合適的噴油量以控制不同狀態下混合氣濃度,比如在大負荷工況下ECU可以加濃噴油以提供更大功率,所以其效能也更好。
直噴發動機直噴全稱是“汽油缸內直噴”,英文名字是“Gaoline Driction Injection”。簡稱GDI。和EFI一樣,GDI剛問世時也是一項不折不扣的黑科技,所以當年很多缸內直噴發動機同樣喜歡在引擎蓋上印上GDI以顯示獨特的身份。包括現在有些車發動機蓋上還有。
缸內直噴顧名思義就是噴油嘴戳在氣缸裡,直接把汽油噴入氣缸。聽起來和柴油機挺像,其實和柴油機還是有區別的。缸內直噴發動機也是在進氣衝程開始向氣缸內噴油,讓進氣氣流與汽油充分混合,使汽油蒸發,形成混合氣。然後在做功衝程,由火花塞點燃。
由於缸內直噴發動機是噴油嘴直接往氣缸裡噴油,所以其噴油壓力更大,這樣汽油噴出後霧化更充分,有助於汽油快速蒸發。而且汽油直接噴進氣缸裡蒸發會吸收一些熱量,有助於降低缸內溫度從而增加一定的進氣量,提升發動機動力性。所以缸內直噴發動機相比於普通電噴發動機來說動力性更好,油耗也有改善。
其實電噴是相對於化油器來說的,缸內直噴也是電控系統控制噴油,所以缸內直噴也可以說是電噴。而我們第一條所說的電噴具體點說應該是進氣歧管電噴,也稱為PFI。只是當時缸內直噴沒有出現,所以人們就直接叫電噴了。這點大家要弄明白。
直噴和歧管電噴的特點進氣歧管電噴的優點是結構相對簡單,維修保養方便。因為噴油嘴位於氣缸外,拆卸保養都很方便。缺點是汽油噴在氣缸外,難免會有部分汽油灑在進氣歧管上從而導致某些工況下實際供油精度受到影響。
而缸內直噴比進氣歧管電噴對實際供油精度的控制更精確。而且直噴技術配合獨特的活塞形狀和控制策略還可以實現比較高階的燃燒技術,比如稀薄燃燒。但是直噴系統成本更高,而且噴油嘴位於氣缸內,再加上噴射壓力更高,因此係統更復雜,出問題後維修成本更高。
直噴發動機的進氣門積碳問題直噴發動機還有一個令人頭疼的問題就是進氣門積碳。因為從進氣門經過的是空氣和曲軸箱廢氣,沒有汽油的沖刷作用,曲軸箱裡的機油蒸汽會附著在進氣門背面,越積越多。
而歧管電噴發動機噴油嘴正對進氣門噴油,對進氣門有沖刷作用,因此進氣門不容易產生積碳。而且即便進氣門產生積碳了只需要在汽油裡兌入一些清淨劑就可以起到不錯的清洗效果。比如上圖就是使用清淨劑後的進氣門,明顯看到汽油噴射區域已經被清潔的相當乾淨。
混合噴射系統現在還有一種混合噴射系統,就是一臺發動機同時擁有缸內直噴和歧管電噴雙噴射系統,針對發動機不同工況下的特點選擇不同的噴油方式,進一步最佳化發動機效率。比如豐田的D4-S系統。這種系統捎帶著可以緩解進氣門積碳問題。
買車選擇歧管電噴還是缸內直噴從技術上來說缸內直噴和目前的混合噴射系統肯定更加先進。但是這種系統有一定的原因是為了滿足法律法規,對於日常用車來說合適的歧管電噴發動機價效比更高,而且後期保養維護更便宜。所以說買車時不必過於糾結這些問題,選擇合適的就行。
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簡單來說,直噴,是電噴的一種。
電噴,全稱為“電子控制燃油噴射技術”,發動機ECU根據空氣流量計或進氣壓力感測器、水溫感測器、氧感測器等訊號來控制噴油量的一種技術。區別於早先的化油器式燃油供給系統,它的控制更精確,對於空燃比的控制也更合理,經濟性和動力性也更好。
目前,對於傳統燃油車來說,電噴技術主要分為三種,分別是進氣歧管噴射技術(也稱為缸外噴射)、缸內直噴技術、混合噴射技術。
其中,進氣歧管噴射技術又分為兩種,單點式噴射技術和多點式噴射技術,即SPI和MPI,燃油壓力一般在2bar—3bar之間。燃油噴射在進氣歧管,可以對發動機的積碳起到一定的清洗作用。在A級車裡,大部分的車型多采用的是MPI燃油噴射技術。
缸內直噴技術,指的是發動機壓縮行程,活塞快到達上止點位置時,將燃油以上百bar的壓力噴射到氣缸裡面,燃油霧化效果更佳,可實現稀薄燃燒,動力性和經濟性也更好,但積碳問題相對較多。缸內直噴技術作為B級車的標配廣泛使用,在一些價效比較高的A級車上也有應用。
混合噴射技術,又稱為複合噴射技術,它結合了缸外噴射和缸內直噴兩種技術的優勢,低速時採用缸外噴射、高速時採用缸內直噴,動力性和燃油經濟性提升的同時,也能夠達到清洗積碳的效果,避免出現機油增多的問題。目前,凱迪拉克XTS、新款奧迪A4以及大部分BBA級別的車型都採用了混合噴射技術,是高階車輛的標配。