缸内直喷发动机一次做功5次点火 发动机燃烧技术

汽车内燃机拥有超过百年的历史，期间诞生了很多发动机技术，它们的目的只有一个，就是提升发动机的工作效率

比如多点电喷、缸内直喷、双喷射、双循环、分层燃烧、稀薄燃烧、可变气门正时、双增压等等等等。这么多种技术大致可以划分成三大类：燃烧控制技术、增压技术和气门控制技术

今天我们先来聊聊其中最复杂的燃烧控制技术

汽油发动机的工作原理是：① 活塞下行先吸入汽油和空气，形成可燃混合气；② 活塞上行压缩之后，通过火花塞引燃；③ 利用燃烧产生的能量再推动活塞下行；④ 活塞再次上行会进行排气，也就完成了吸气、压缩、做功、排气的四个冲程

其中吸气和做功，活塞是向下运动，压缩和排气是向上运动，以四缸发动机为例，由于第1缸和第4缸的曲轴在一个平面，所以1缸和4缸总是会同上同下，4缸发动机的点火间隔为180°，所以1缸和4缸永远不可能同时点火，第2缸和第3缸，也是一样的道理。所以一般的4缸发动机点火顺序为1342或者1243

在这四个冲程中，吸气会用到喷射技术，压缩会用到燃烧技术，排气会用到气门控制技术

① 化油器时代

在很久以前，发动机的供油系统都是化油器，主要是利用进气歧管产生负压，吸入空气，利用负压形成的空气流动，和喷油嘴喷出的汽油进行混合，再一起送入气缸内

这种燃料喷射方式缺点非常多，最重要的就是不能根据驾驶员油门的大小，精准控制喷油量，不仅开起来毫无乐趣，还非常的费油

② 歧管喷射技术

后来就有了歧管喷射，最大的不同就是引入了电控技术，可以根据发动机的负荷，动态改变混合气的浓度大小，而且高压喷油嘴还可以冲刷节气门背面，减少发动机的积碳

但是歧管喷射需要较高的缸压和燃烧温度，这就让燃烧室的温度控制成了一大难题，发动机的压缩比很难突破11：1

③ 缸内直喷技术

为了进一步压榨发动机的动力，又出现了缸内直喷技术，把喷油嘴直接伸入气缸内，利用更高的喷射压力，把汽油雾化后直接喷射到气缸内部，不仅大大提升了燃烧效率，还能有效降低气缸内的温度，发动机的压缩比也得到了提升

但是直接把汽油喷射到气缸内，也会导致汽油的雾化空间和时间大大缩减，再加上气缸内温度变低，导致发动机低温运行时碳烟明显增多，为了应对越来越严的排放政策，很多主机厂又把歧管喷射加了进来，形成了双喷射技术

在发动机低温或者低负荷运行时，采用歧管喷射，更加环保，当发动机处于高效运行工况时，再切换到缸内直喷，获得更加高效稳定的动力输出

除了双喷射技术，还有稀薄燃烧和分层燃烧技术

混合气的浓度对发动机的动力有着非常重要的影响，很多人可能听过空燃比这个概念，在理想状态下1kg的汽油想要完全燃烧，需要14.7kg的空气。所以理想的空燃比就是14.7：1

空燃比如果低了，燃烧就会不完全，所以大部分发动机的空燃比都会大于这个理想值，由于空气是免费的，所以汽车工程师就想用更多的空气让燃料充分燃烧，也就是稀薄燃烧

但是如果空气太多，又会导致混合气无法点燃，所以就有了分层燃烧技术

在燃烧室内依次制造出不同浓度的多层混合气，最靠近火花塞的混合气浓度最大，最底层的浓度最低，通过引燃最上层的混合气，依次向下燃烧，最终实现充分燃烧

说起来很简单，但真的实现起来却非常的复杂

比如奥迪的TFSI发动机，其中的F代表分层燃烧技术，发动机在活塞下行时，先进行一次少量的喷油，在气缸内形成稀薄混合气，在活塞上行压缩时，进行二次喷油，利用特殊的结构或者喷射角度，让火花塞附近的混合气体浓度增大，便于火花塞点燃，然后利用这部分更浓的混合气，来引燃气缸内的稀薄混合气，从而实现稀薄燃烧

这里多说一句，这项技术奥迪并没有引入国内，所以奥迪的TFSI和大众的TSI，虽然多了一个分层燃烧的字母，但本质上是一样的发动机技术

以上就是关于发动机燃烧控制方面的技，下期我们再来聊聊双循环和气门控制技术