科普:先进的发动机直喷技术真的是完美的?这些缺点你并不了解!
更新于:2025-03-25 11:42:09

经常有粉丝问我,发动机直喷技术那么先进,油耗还低,买车是不是就一定要买直喷的?我的回答是不一定,要看自己的行驶路况和应用场合。任何一种技术都不是完美的,先进的技术固然会带来更好的油耗表现,但是也会带来新的问题。作为一般家用车来说,不一定非得为了强求低油耗而刻意的购买直喷车。而且直喷车也有其不可解决的缺点。

我们先来回顾一下发动机喷射技术的类型和优缺点。

现代的发动机普遍使用电子喷射技术,截止目前,汽车发动机的燃油喷射技术一共进化了4代,简单的说就是喷油嘴距离燃烧室越来越近了。

第一代:单点电喷

发动机只有一个喷油嘴,喷油嘴放置在节气门后上方,通过各个气缸下行时产生的吸力,将雾化后的汽油分别吸入到各个进气歧管内。单点电喷的优点就是技术简单,成本低,维护也比较方便,缺点就是由于各个气缸的距离远近不同,进气歧管长度也不同,这就会影响混合气的浓度,产生进气不均匀的情况。影响燃烧效率。

第二代:多点电喷:

为了解决第一代单点电喷的缺点,工程师把喷油嘴由一个改为多个,并且把喷油嘴的位置放置在每个气缸的进气歧管分支部位,这样就解决了单点电喷的混合汽浓度不均衡的情况,当然,成本也会增加。另外,多点电喷还可以通过电子控制实现异步顺序喷射,进一步的提升了喷射的精确性。一定程度上降低了油耗。当然,多点电喷也是有缺点的,那就是其混合气浓度相对较高,而且多点电喷还是利用气缸下行产生的负压进行雾化混合,在发动机在高转速时,由于气流流速过快,混合气不均匀。导致油耗相对较高。

第三代:缸内直喷

为了进一步降低油耗,必须要提升发动机雾化效率,更加精确的控制喷油量,工程师把喷油嘴直接放到了气缸内,这就是发动机直喷技术,为了提升雾化效果,直喷发动机采用高压喷射技术,目前缸内直喷的喷油嘴压力可以达到15-35mpa的高压喷射。极限可以达到50mpa。通过高压喷射技术,再通过精心设计的活塞顶部的导流槽,实现高效均质燃烧,在获得更好的动力表现的同时,降低油耗。另外,还可以通过高精度的喷油控制实现稀薄燃烧和分层燃烧以降低油耗。

缸内直喷技术的优缺点分析:

首先说说缸内直喷发动机的优点:

1、缸内直喷冷启动性能更好

直喷发动机必须要使用高压喷射,而高压喷射模式在低温冷启动时,喷油嘴高压喷射雾化效果会更好,还可以通过多次精确喷油的方式控制燃烧工况。举例来说,缸内直喷可以精确到1-2次喷油实现有效燃烧。而多点电喷由于喷油精度无法和缸内直喷相比,可能需要更多的喷油次数才能达到冷启动效果。

2、大多数工况,缸内直喷油耗更低

缸内直喷可以根据发动机的转数和负荷情况控制喷油脉宽和喷油次数,比如,城市拥堵路况,发动机需要频繁改变转速控制变输出功率时,传统的进气歧管无法精确跟踪发动机运转情况,进行及时有效调整喷油脉宽,而缸内直喷可以实现瞬间调整,总之,精确有效喷油控制可以实现稀薄燃烧和分层燃烧以及均质燃烧之间随时转换,但是进气歧管喷射则无法有效及时控制喷油量,因此缸内直喷的油耗会更低,当然,这里面有一个特殊工况就是在发动机转速恒定、汽车匀速巡航工况时,缸内直喷的油耗是比不上多点电喷的,这是因为多点电喷需要维持高压喷射,存在一定的能量损失。

3、缸内直喷性能更好

从性能角度来看,缸内直喷可以拥有更好的雾化效果,燃烧更充分。性能一直是缸内直的巨大优势,实际也是现在采用缸内直喷的决定性因素。

对于采用进气歧管喷射的多点电喷发动机来说,随着发动机的升高,进气歧管的温度也逐渐升高,一方面,会导致混合气的温度也会升高,由于热胀冷缩的原理,进气量会减少,发动机功率会降低。另一方面,随着进气混合气温度升高以后,燃烧室的温度也会增高,这会导致发动机有发生早燃或者爆震的倾向。而为了避免爆震,就必须要限制点火提前角,这也就限制了燃烧压力,限制了升功率。

而把喷油嘴放到燃烧室以后,汽油被喷出雾化的过程中会吸收热量,一定程度会降低缸内温度,从而控制爆震。此外,缸内直喷还可以通过多次喷油的方式。根据活塞上行行程通过策略性的喷油实现缸内温度的降低。这样就可以增大点火提前角,获得更好的热效率。

下面说一说缸内直喷发动机的缺点:

1、直喷排放成问题,必须要使用颗粒捕捉器

缸内直喷的只在即将点火的瞬间才进行喷油,雾化的时间比较,特别是在低温下会有一些雾化不良的燃油导致湿壁现象,喷油嘴关闭时也会滴流汽油,这些较大的液滴会因为燃烧时间不充分,直接在高温高压下变成颗粒物,因此为了达到国六B标准,必须要用GPF进行颗粒收集。相对来说歧管喷射由于雾化时间充分,燃烧完全,往往不需要GPF。带有GPF的车型长时间低速短途行驶容易因为颗粒物堵塞,必须进行再生处理。

2、缸内直喷更容易产生积碳

缸内直喷发动机的喷油嘴一直在燃烧室内部,由于雾化时间短,燃烧的杂质和颗粒物就更容易堆积,形成积碳。而且汽油不可避免的会粘附在喷油嘴上,燃烧时也会凝结形成积碳,堵塞喷油嘴,影响雾化效果。此外没有被活塞环刮回去的机油以及EGR废气再循环,导致机油参与燃烧,形成固态碳化物。由于现代发动机普遍采用动态可变气门正时系统,一般会采用进气门早开、晚关,高温混合气有一定几率回窜入气门背部,导致气门背部积碳增多。

缸内直喷发动机如何减少积碳生成?

鱼与熊掌不可兼得,缸内直喷发动机的缸内积碳是为了解决动力和油耗而研发的,但是相应的会产生积碳。一般情况下,缸内直喷发动机建议长时间小排量使用成分为PEA(聚氨醚)成分的添加剂,逐渐溶解积碳。注意不要使用PIBA(聚异丁烯胺)成分的添加剂。

第四代:缸内直喷发动机最终解决方案——混合喷射

混合喷射是目前主流发动机所采用的一种方法,实际上就是采用两套喷射系统,一套是进气歧管喷射,另一套是仍然采用缸内直喷。在发动机启动及加速较大动力输出时,采用缸内直喷的输出方式,在发动机匀速小负荷行驶时,改用进气歧管喷射。可以完美规避两套喷射系统各自的缺点。此外,还有一个明显的优点是,进气歧管喷射还可以对缸内直喷容易形成进气门背部积累的积碳形成冲刷作用,从而减少气门背部积碳的生成。当然,两套喷射系统的缺点就是成本比较高。

因此,如果现在粉丝问我,我买燃油车,发动机要采用哪种喷射方式?我会毫不犹豫的推荐大家购买混合喷射的技术。这也是现阶段最好的技术。

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