如今,越来越多的汽车使用带有缸内直接喷射系统的发动机,这听起来非常先进。有些人甚至说,缸内直接喷射将在未来几年完全取代普通的电动喷射发动机,所以买车最好选择缸内直接喷射。
真的是这样吗?事实上,缸内直接喷射技术确实更先进,但在短期内很难在几年内完全淘汰传统的电动喷射发动机。对于汽油发动机来说,电动喷射和直接喷射的区别在于喷射模式,不同的喷射模式也会影响发动机的一些性能。
汽油发动机属于预制混合气内燃机,即发动机在使用前需要准备适当浓度的混合气。因此,汽油发动机需要在进气过程中混合汽油和空气。
喷油器还必须以适当的方式将汽油送入气缸,与空气充分混合,然后火花塞才能正常点燃。这导致了汽油发动机的两种喷油方式:电喷和直喷。
电喷
电喷的全称是“电控燃油喷射”,英文名称是Ecletricc Fuel Injection,简称EFI。
在此之前,汽油发动机仍然使用化油器供油。EFI在当年是一个相对先进的功能。因此,当时许多使用电动喷发动机的汽车会在发动机罩上特别注明EFI,以显示其独特的身份。现在街上到处都是电动喷发动机,制造商不再以此为卖点。
电动喷射发动机由油箱中的油泵提供压力,并使用安装在进气歧管末端的喷嘴对准进气阀。当进气冲程活塞下降并打开进气门时,ECU控制喷嘴开始喷油。
喷出的汽油包裹在进入气缸的气流中,并充分滚动和混合。在此过程中,汽油充分蒸发成气体,与空气形成一定浓度的混合物。然后在压缩冲程火花塞上点火,混合物燃烧,发动机在外部工作。
EFI发动机的喷油量控制准确,油耗低,排放优于化油器发动机。此外,ECU可以根据发动机的工作条件选择合适的喷油量来控制不同状态下的混合气浓度。例如,ECU可以在大负荷条件下加强喷油,以提供更大的功率,因此其性能也更好。
直喷发动机
直喷全称为“汽油缸内直喷”Gaoline Driction Injection“。简称GDI。和EFI一样,GDI刚出来的时候也是一项彻头彻尾的黑色技术,所以很多缸内直喷发动机也喜欢在发动机罩上印GDI,以显示自己独特的身份。包括现在一些汽车的发动机罩。
顾名思义,气缸中的直接喷射就是将油喷嘴戳进气缸,直接将汽油喷射到气缸中。听起来像柴油发动机。事实上,它和柴油发动机不同。气缸中的直接喷射发动机也在进气冲程中开始向气缸中喷射油,使进气气流与汽油充分混合,蒸发汽油,形成混合气体。然后在工作冲程中,火花塞点燃。
由于气缸中的直喷发动机直接向气缸中喷射油,因此其喷射压力更大,因此汽油喷射后雾化更充分,有助于汽油快速蒸发。
此外,汽油直接喷入气缸蒸发会吸收一些热量,有助于降低气缸内的温度,增加一定的进气量,提高发动机的动力。因此,与普通电动喷发动机相比,缸内直接喷发动机具有更好的动力和更好的油耗。
事实上,与化油器相比,缸内直接喷射也是由电气控制系统控制的喷射,因此缸内直接喷射也可以说是电动喷射。我们第一条提到的电动喷射具体点应该是进气歧管电动喷射,也称为PFI。只是当时缸内直接喷射没有出现,所以人们直接称之为电动喷射。我们应该理解这一点。
直喷和歧管电喷的特点
进气歧管电喷的优点是结构相对简单,维护方便。由于喷嘴位于气缸外,拆卸和维护非常方便。缺点是汽油喷在气缸外,部分汽油喷在进气歧管上,影响部分工况下的实际供油精度。
缸内直接喷射比进气歧管电喷射更准确地控制实际供油精度。直接喷射技术与独特的活塞形状和控制策略相结合,也可以实现相对先进的燃烧技术,如稀释燃烧。
但是直喷系统成本更高,喷嘴位于气缸内,喷射压力更高,所以系统更复杂,出现问题后维护成本更高。
直接喷射发动机进气门积碳问题
直接喷射发动机的另一个头疼的问题是进气门的碳积累。由于进气门通过空气和曲轴箱废气,没有汽油清洗效果,曲轴箱内的油蒸汽会附着在进气门背面,积累越来越多。
歧管电喷发动机喷油嘴对进气门喷油,对进气门有冲刷作用,因此进气门不易产生积碳。
即使进气门产生积碳,也只需在汽油中加入一些清洁剂即可发挥良好的清洁效果。例如,上图是使用清洁剂后的进气门。很明显,汽油喷射区域已经相当干净了。
混合喷射系统
目前,还有一种混合喷射系统,即发动机同时具有缸内直接喷射和歧管电喷射双喷射系统。根据发动机不同工况的特点,选择不同的喷油方式,进一步优化发动机效率。例如,丰田的D4-S系统。该系统可以缓解进气门积碳问题。
买车选择歧管电喷还是缸内直喷
从技术上讲,缸内直接喷射和目前的混合喷射系统必须更加先进。然而,该系统的一定原因是为了满足法律法规。对于日常汽车,合适的歧管电喷发动机更具成本效益,后期维护更便宜。所以买车时不要太担心。