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。
1 低温冷启动谁更好:缸内直喷歧管喷射压力一般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。
2 巡航油耗谁更低:歧管喷射
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?
3 变工况油耗谁更低:缸内直喷
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。
4 过渡工况谁更可靠:缸内直喷
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。
5 暖机后哪个燃烧更完全:歧管喷射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。
6 谁能发挥性能:缸内直喷
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。
7 哪个排放更干净:歧管喷射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。
8 谁更容易有积碳: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。
9 自动启停谁更舒适:缸内直喷
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。
10 谁更不容易坏:歧管喷射
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。
为何如今都是缸内直喷了?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。
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