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  • 1 # 使用者9761507254531

    高壓噴射需要付出代價,首先2000bar的噴射壓力所需的高壓油泵、油軌、噴油器造價不菲,會導致成本大幅上升;其次維持高壓油泵運轉所需的能量來自發動機本身,這增加了發動機附件消耗,導致燃油經濟性的下降。 所以如果低壓噴射可以維持良好的燃燒狀況,滿足燃油經濟性、動力性和尾氣排放標準的要求,那麼工程師們自然是樂意採用低壓噴射的。 對於汽油機,無論是進氣道噴射還是缸內直噴,低壓噴射都足以滿足上述要求。汽油機燃料噴射和燃料燃燒是完全分開的,可以單獨控制的,這也就意味著燃料噴射和燃燒之間可以有很長一段時間(將近兩個活塞衝程)。汽油有足夠的時間蒸發、與空氣混合,加之汽油本身易揮發,所以在壓縮衝程結束時混合氣已經混合均勻,此時火花塞點火,火焰自火花塞處向外傳播直至燃盡所有混合氣。 而對於柴油機,低壓噴射無法滿足上述要求。柴油機依靠缸內空氣壓縮產生的高溫高壓氣體使燃料燃燒,或稱為壓燃。這一特性導致柴油的噴射與點燃無法分開,只要柴油被噴入氣缸,與高溫氣體接觸的柴油就會立即燃燒。由此帶來的問題是,柴油與空氣混合時間極短,而柴油本身平均分子量交大,不易混發,這兩個因素導致柴油與空氣混合十分不均勻,由於混合不均,高溫且缺少氧氣的區域就會產生大量顆粒物,肉眼所見的黑煙即是較大的顆粒物。高壓噴射一定程度上解決了該問題,首先,有了高壓燃油,在一定時間內噴射等量燃油的情況下,噴油器油孔的直徑可以大幅減小(減小直徑會導致阻力上升,因此需要提高燃油壓力),油束更細,更易與空氣混合;其次高壓小孔下噴射的油束動量更大,射入空氣時產生的擾動也更大,加劇區域性混和;高速運動的油束同時帶動整個燃燒室內的空氣運動,增強了缸內流體整體的運動,進一步加劇整體混合。此外,混合更均勻會帶來更快的燃燒,更快的放熱速度,也就意味著更高的溫度,更高的溫度則有助於顆粒物形成後在燃燒末尾階段被氧化掉。由此,增加噴油壓力可以明顯降低顆粒物的排放,更充分的燃燒也意味著更好的燃油經濟性。同時增加噴油壓力還可以縮短噴油時間,實現多次噴射,多次噴射不僅有助於降低顆粒物排放,也有助於降低氮氧化物排放和噪聲。 提高噴油壓力也有一定弊端,由於混合更均勻,燃燒速度會更快,缸內峰值溫度更高,會產生更多的氮氧化物排放。 對於缸內直噴汽油機來講,提高噴射壓力對於減少顆粒物的排放也是有好處的(是的,GDI會產生顆粒物排放,只是顆粒物直徑很小,肉眼難見)。隨著對汽油機顆粒物排放標準的提高,汽油噴射的壓力近年來也有提高的趨勢,400bar的汽油直噴系統已經量產(直噴技術走向普及與升級路)。至於汽油GDI高壓噴射導致的燃油噴到缸壁和活塞上的問題,未做探究並不瞭解。但汽油潤滑性較差,無法為高壓噴油器和油泵提供良好潤滑的確是阻止其提高噴射壓力的一個障礙。

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