汽车缸内直喷技术的利弊（汽车汽油缸内直喷技术的优势和劣势分别是什么）

作为从业者，我多年前专门在发动机台架上研究过歧管喷射和缸内直喷，他们的优劣势有可能和大家想得不太一样，我用简单的语言进行阐述，给大家一个直观的印象。

歧管喷射压力一般100kPa到1000kPa，雾化主要依靠进气效果自然挥发，缸内直喷压力一般15MPa-35MPa，雾化主要依靠喷孔打碎液滴，然后再自然挥发。由于汽油在不同温度下雾化能力是不一样的，因此在低温状态下，歧管喷射喷了10份汽油，可能只有一份能参与燃烧；而缸内直喷直接喷到燃烧室内，且是高压系统，喷了3份汽油，有一份能参与燃烧。因此低温冷启动下，缸内直喷更稳定，更安全。歧管喷射有打不着或者要打10多s的风险。

这点和大家的预计有出入，真正的巡航油耗，歧管喷射会更低。一方面歧管喷射没有高压直喷系统，不需要高压泵一直打压力，降低了机械损失。一方面在匀速下，歧管喷射的湿壁效应达到动态平衡，汽油雾化的时间更长，和混合器更容易形成均质燃烧，所以巡航油耗反而更低，根据我的经验，怠速下歧管喷射模式相比直喷能少5%的油耗，而且燃烧更稳定，扭矩的变动率更低。是不是和大家想的不一样？

如果是变工况下，频繁加减速下，那明显缸内直喷油耗更低。因为歧管喷射有一定的迟滞性，而且湿壁效应需要几个回合喷油进行调整，因此过渡容易出现空燃比稀薄或过浓的情况，系统宁可放过一万，不可错过一个，无论加速还是减速都需要补偿燃油，导致油就喷多了。一方面浪费了汽油，一方面排放也太差了。缸内直喷就好控制得多，油门大了就往缸内多喷点，少了就少喷点，影响程度比较小。如今工况是WLTC，频繁的变工况下对缸内直喷更有利，所以缸内直喷越来越流行。

和上面一样，由于对歧管喷射的控制性不那么强，还有湿壁效应这种麻烦，过渡工况缸内直喷会更加可靠。大家开过歧管喷射和缸内直喷的车应该会有感觉，如果用9浅1深或者8浅2深的脚法踩，歧管喷射的加速很可能跟不上你的油门节奏，但是缸内直喷就没有这个问题。

在完全暖机的状态下，也是歧管喷射会燃烧得更加完全。这里最关键的就是雾化和混合气混合的时间，雾化时间越长，汽油都变成气体了，自然燃烧更充分。而缸内直喷虽然在高压下汽油被打散成一滴滴小液滴，但是液滴气化依然需要时间，因此气化效果不如歧管喷射，燃烧就不完全了。

性能是缸内直喷的巨大优势，也是现在采用缸内直喷的决定性因素。歧管喷射下汽油直接喷到进气管，汽油温度会不断升高，然后再到燃烧室，实际燃烧室在进气行程后温度比较高，经过压缩行程，温度更高，导致有爆震的风险，因此限制了点火角的提前，限制了燃烧压力，限制了升功率。而缸内直喷是直接喷射到燃烧室内的，汽油在雾化的时候可以吸热，降低了燃烧室内部的温度，降低了爆震的风险，而且缸内直喷可以进行多种喷射策略，分层燃烧，多次喷射，比如在压缩上止点之前再补一次油，燃烧室温度立马降低了，点火角可以更加提前，性能就出来了，甚至在中大负荷下的热效率也更高。高性能发动机无一例外，全部缸内直喷。

这个和大家的想象有出入，歧管喷射反而排放会更加干净，尤其是颗粒物的排放。决定性因素就是雾化时间不同，燃烧的完全程度不同。比如缸内直喷由于雾化时间不够，燃烧室部分液滴直接在高温高压下变成颗粒物，必须要用GPF进行堵屁股。而歧管喷射由于燃烧完全，往往不需要GPF。但是，如果是有涡轮增压的情况，采用歧管喷射排放会明显恶化，所以现代涡轮增压发动机基本上全部都是缸内直喷。

这也是燃烧不完全导致的，缸内直喷的喷油器一直在燃烧室内部，一些燃烧的杂质和颗粒物就容易堆积，形成积碳。由于现在普遍有涡轮增压和EGR，积碳还容易进入进气系统，气门上。而歧管喷射汽油会从进气端直接喷进去，汽油也是一种溶剂，能够更好地带走积碳，就不容易堆积了。一般缸内直喷发动机都要求1万km加一瓶燃油添加剂，而歧管喷射基本不需要。但是这里也要强调，对加速和冷启动等，积碳对歧管喷射的影响更大，容易导致加速乏力和打不着火，而缸内直喷这种问题比较少。

歧管喷射由于要先喷油，然后再进气，压缩，做工，排气。而缸内直喷可以利用压缩冲程的气缸进行喷油燃烧，甚至马自达的可以在做工冲程的气缸进行喷油燃烧，因此对自动启停的响应速度是完全不同的。这也导致歧管喷射的自动启停没有一个是好用的，启动时间长，启动动静大。

在同等技术条件下，由于缸内直喷需要高压直喷系统，高压管路，喷油器一直处于高温高压的燃烧室内部，高压油泵一直在工作，因此这套系统先天的可靠性不如歧管喷射，这也是没有办法，毕竟结构复杂了。如果只图一个低成本的家用代步车，选择歧管喷射对消费者来说没有什么问题。

从上面看到歧管喷射和缸内直喷各有千秋，但是为何现在都是缸内直喷呢？最主要的原因是保证性能，提高发动机的功率扭矩，以及缸内直喷具有更好的可控性，在电气化时代能够按照工程师设想工作，在WLTC工况下的油耗和排放容易做的出色，因此缸内直喷就成为了主流，而歧管喷射依然在部分不追求性能的买菜车中有应用。