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  • 1 # 非專業車評

    化油器、電噴、直噴,都是內燃機的供油方式,化油器出現時間最早、服役時間也最長,後期逐漸被電控噴射所取代;內燃機進入電控時代後,逐漸產生了電噴、直噴,而現如今為了讓電噴、直噴發動機實現互補,又產生了更完美的混合噴射,就目前來看混合噴射是最完美解決方案,但成本也要更高,所以混合噴射很難形成普及的局面!

    化油器是個古老的發動機供油裝置,如下圖所示,這就是一個化油器、結構雖然簡單,但這在上個世紀早期,完全算得上一個很偉大的發明;化油器供油方式,完全依靠活塞下行時所產生的負壓來把燃油吸入到歧管內,並在歧管內完成與空氣的混合;在整個過程之中,發動機無法主動增、減噴油量,這完全是一個被動化的狀態,發動機只能透過節氣門的開度、轉速,來對吸入燃燒室的燃油進行微調,但空燃比無法精確控制,其它的一些因素也會對化油器的工作帶來影響!

    化油器對燃油噴射的控制很差,正如鄙人在上文中所提到的那樣,它並不是在主動噴射、而是透過活塞運轉產生的負壓給吸出來,所以它的控制完全是被動的,所以對於燃油噴射量它無法精確控制,節氣門響應差、燃油霧化效果也不行,因為它無法決定噴射量、具體被吸出多少完全看點子,所以過去的化油器車開起來有時會出現需要動力、不噴油,無需動力、而猛噴油的想象,過去化油器車因混合氣過濃冒黑煙的想象很常見!而啟動時、必須要長時間熱車,不把溫度升上來、燃油霧化效果差,很容易把混合氣弄成過濃,造成熄火、甚至冒黑煙,所以化油器車需要長時間原地熱車;除此之外,化油器控制策略單一、混合比例固定,所以在環境發生改變時,它卻沒辦法去進行調整,比如當溫度、氣壓、重力改變時,化油器就沒辦法調整,所以就會造成很多問題,比如增加油耗、對環境造成汙染等等;總之化油器是在那個機械噴油裝置不成熟的時代,所採取的一種很合理的供油方式!

    化油器逐漸被噴油器所取代

    隨著發展,化油器這個古老的供油裝置逐漸被更加理性的噴油器所取代,也就是所謂的電噴與直噴;實際上化油器屬於被動噴射,它無法去調整混合氣體濃度,因為它只會簡單粗暴的噴射,而根本不考慮進氣量,所以經常造成混合氣體濃度過大、浪費燃油;而噴油器的出現則改變了這一現狀!因為它可以根據進氣量大小來決定噴油量多少、對於噴油控制的更為精確,避免了無端的多噴油、也避免了燃油的浪費,所以噴油器的誕生、從整體上提高了發動機的燃油經濟性!電噴、直噴其實都是電噴,只不過從出現的時期來區分、電噴機更早,所以佔據了電噴的名號!比如電噴機叫電控歧管噴射發動機,而直噴機則叫電控缸內直噴發動機,它們都是電控噴射,所以直噴發動機也是直噴機;只不過由於缸內直噴出現的更晚,歧管噴射已經被命名為電噴(當時為了區分化油器),所以缸內直噴就只能簡單叫做直噴,同樣這是為了區分歧管噴射、如果直噴也叫電噴,那麼直噴、歧管噴射就難以區分了!

    電控歧管噴射發動機

    歧管噴射發動機,燃油噴射在近期歧管內,如上圖所示、燃油直接噴射在進氣歧管內,在歧管內進行霧化、與空氣進行混合,之後被吸入氣缸內進行燃燒;優勢在於燃油噴射在近期歧管內,有充足的空間、時間進行霧化以及與空氣的混合過程,所以在發動機負荷較低的情況下(如冷啟、如低速行駛),燃油霧化水平很高,從而避免了燃油稀釋的現象產生,因為混合氣從進氣道進入燃燒室後,很難再變成液態化,從而避免了流入曲軸箱內、導致燃油的乳化問題;而燃油噴射在歧管內,也對歧管、進氣門背面產生的積碳有一定清理作用!歧管噴射的缺點也不少,受制於壓縮比低、噴油策略少、噴油精度不夠(低壓)、部分燃油會噴在進氣門背面導致無法霧化,實際上直噴取代電噴,最主要原因就是受制於壓縮比,壓縮比的高低直接影響燃油經濟性,內燃機百年發展都是圍繞著如何提高壓縮比,那麼只要能將壓縮比做的更高、就是最好的技術,在這一點上歧管噴射敗下陣來,它的壓縮比最高接近於12,因為混合氣在歧管內已經霧化完畢,進入燃燒室後、沒辦法對熱量進行調控,所以抑制不住爆震;而燃油噴在歧管內,無法精確的控制,難以實現分層燃燒、阻礙了內燃機向稀薄燃燒層面發展!

    電控缸內直噴發動機

    缸內直噴、顧名思義就是噴油器佈置在氣缸內部,如上圖所示、燃油直接噴射在缸內,在燃燒室內進行霧化、與空氣進行混合;優勢在於高壓噴油器讓燃油噴射的更加細膩,而液態燃油在燃燒室內霧化可以吸收大量的熱,豐富的噴油策略還可以進行多次噴油,所以這對於抑制點火前的高溫有很好的作用,溫度得到了抑制、就能減少爆震的產生,所以缸內直噴讓內燃機可以繼續拉高壓縮比,壓縮比更高、就能獲得更好的燃油經濟性;而豐富的噴油策略可以更加容易做到分層噴射,與歧管噴射相比較缸內直噴的分層噴射,層數更多、噴油量更加精確!同樣缸內直噴同樣有許多缺點,比如燃油長期噴射在燃燒室內,而對進氣門背面、歧管內起不到沖刷作用,所以這裡產生的積碳、直噴發動機無法起到自清理作用;而缸內直噴發動機燃油直接噴射在缸內,如果是在北方、冬季極低溫的環境下,燃油一旦噴射在缸壁上、就很容易重新液化,順著缸壁、活塞環間的縫隙流入曲軸箱內,導致機油增多、乳化;無論多與少,直噴發動機都有這個傾向;同樣的是直噴機在低溫下的霧化水平不夠,所以在低溫、低負荷下,直噴發動機的燃油經濟性不好、排放也很差!

    缸內直噴提高了稀薄燃燒的邊界

    所謂的稀薄燃燒,就是讓燃油在更高空燃比的狀態下進行燃燒,比如我們所認知的14.7空燃比,它只是理想空燃比、但空燃比的界限遠不止14.7,比如馬自達的壓燃機器,壓燃狀態下空燃比29.4起步(二倍過量空氣係數);但重點是要實現這樣的高空燃比,如何點燃就成了問題,早期的想法就是分層噴射、在分層進行點燃(馬自達壓燃解決了點不著問題),如上圖所示,噴油嘴從上至下噴多個混合氣層(弄死從上至下逐層降低),由火花塞跳火點燃周圍最濃一層的混合氣,之後逐層傳遞、進行點燃;這就是直噴的好處,因為電噴(歧管噴射發動機)燃油噴射在歧管內,沒辦法去噴出那麼多層來,所以上到稀薄燃燒領域、電噴機幾乎失去了所有潛力!

    混合噴射發動機

    首先要說一點就是混合噴射發動機並不具備什麼高深莫測的技術,只不過用更高的成本將現有技術進行了融合、互補,比如具備兩套噴射系統歧管噴射、缸內噴射,由於高壓系統、低壓系統各一套,所以混合噴射發動機的成本一定更高;如此設計的目的在於用歧管噴射負責發動機低負荷工況,上文也已經提過、這部分是直噴的短板,而直噴則負責中、高負荷區間的噴射工作,這部分則是歧管噴射的短板;這樣一來電噴、直噴就實現了互補;不過由於成本太高、未來很難成為主流!總而言之,上述就是關於化油器、電噴、直噴以及混合噴射的全部解釋,化油器車型咱們國內在兩千年左右時就已經全部停產,現在市面上的化油器汽車也已經報廢的差不多了,在摩托車上或許還能見到;而電噴(歧管噴射)也逐漸的被直噴所取代,畢竟代表更高壓縮比的直噴更有潛力,而受制於壓縮比的電噴潛力不足,已經很難承載未來的內燃機發展趨勢,只是給混合噴射發動機打打替補,淘汰暫時還不至於,只不過現在新出來的發動機、幾乎全是缸內直噴,直噴就是如今的主流!

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