歧管喷射的特点和缸内直喷的优点(歧管喷射之所长)
想了解混合喷射,首先要了解缸内直喷和进气歧管喷射(单点/多点喷射),其实,在之前的文章中为大家讲解了关于缸内直喷技术和单点/多点电喷的相关知识,今天就先回顾一下大概的知识点。
歧管喷射:细嚼慢咽,关键时刻不止饿
首先进气歧管喷射是喷油嘴在进气歧管里,空气通过空滤进入进气歧管,再和喷油嘴喷出的雾化燃油混合,行成均匀的混合气,通过进气门进入气缸。其优点是燃油混合均匀,燃烧比较充分,而且高速流动的混合气会对进气门进行主动“打扫”,所以进气门不容易产生积碳。其缺点是燃油在进气歧管里喷射,有些会附着在进气歧管内壁上,造成燃油浪费。
缸内直喷:狼吞虎咽易止饿,缸内易积碳
而缸内直喷是燃油通过高压喷油嘴直接喷射在气缸里,雾化效果好,燃油燃烧充分,控制更精准,而且可以实现更大的空燃比。在这里又引出一个知识点:空燃比。空燃比理论值是14.7:1,就是每1kg汽油充分燃烧需要14.7kg的空气,如果在高温高压下空燃比可以达到更高。巧的是缸内直喷发动机具备先天的优势,它可以在压缩冲程中/后段喷射燃油,让空燃比超过18:1,行成稀薄燃烧甚至是超稀薄燃烧,可以说榨取了每一滴汽油的所有能量,这样就会让发动机燃烧效率变得更高,更省油。
不过稀薄燃烧并不是完美的,在发动机稀薄燃烧状态下(发动机低速运转),气缸内空气过量,再加上高温高压环境,导致氮氧化物排放量增多。同时,由于缸内直喷的燃油与空气混合时间较短,更易行成局部燃油过浓、混合不均匀等情况,导致尾气中的微粒物增多。
另外,发动机机油蒸汽是回收在进气歧管里的,很容易附着在进气门上,但缸内直喷的喷油嘴在气缸内,不会像进气歧管那样对进气门进行“清洁”,所以进气门更容易产生积碳。
混合喷射:避二者之短,取二者所长
进气歧管喷射和缸内直喷各有优缺点,举个通俗的例子就是进气歧管喷射好比我们平时吃得比较精细,在搅拌均匀以后喂到嘴里通过喉管进入到胃里,好处是容易消化,缺点是在饿的时候不容易止饿。而缸内直喷就像猪八戒吃人参果,狼吞虎咽,吃进去再慢慢消化,好处是很容易止饿,但容易消化不良。这个时候聪明的工程师吸取了二者的优点,避开了两者的缺点,研究出来了混合喷射。
混合喷射其实就是把歧管喷射和缸内直喷一并使用,一般分三种情况。
一,在我们开车遇到红绿灯走走停停的时候,发动机转速一般很低(<1000转),这个时候发动机是在歧管喷射燃油,避免了缸内直喷在稀薄燃烧时氮氧化物和微粒物排放超标;
二,在发动机中低转速的时候(1000<转速<3500),进气歧管内的喷油嘴喷射燃油随空气一起进入气缸(吸气冲程),在压缩冲程的时候缸内的喷油嘴开始喷油,最后行成上浓下薄的油气分层,利于火花塞点燃,这个时候两者是一起工作的;
三,在发动机转速较大的时候(>3500转),进气歧管喷油嘴停止工作,只有缸内喷油嘴进行喷油,“狼吞虎咽”式的喷油方式能够提供发动机更充足的动力。
混合喷射方式固然优点多多,但是每个气缸需要内、外两套油泵和喷油嘴,成本比较高,而且研发、调校复杂,维修保养既贵又麻烦,所以混合喷射一般用在中高端车型上。
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