浅析发动机缸内直喷技术

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随着家用车的普及，发动机技术也开始成为人们茶余饭后的谈资。新技术层出不穷，而近期最炙手可热的就是缸内直喷。被各大厂商标榜为分层燃烧技术最佳搭档的“缸内直喷”到底是什么呢?
缸内直喷实际上是将燃料注入发动机的众多方式之一。在经历了化油器、单点喷射和多点喷射等众多演变之后，缸内直喷技术终于在近些年浮出了水面。这其实是一个在柴油发动机上已经应用多年的技术，大众集团标志性的TDI柴油发动机中的“DI”指的就是“Direct Injection”——即缸内直喷。而这个技术在汽油机上的应用又为“低碳生活”创造了新的可能性。
什么是“喷”
　　所谓“喷”其实是与“吸”相对应的，在早期的汽车上，负责将燃油与空气混合后送入发动机的是化油器。它是使用进气流在喉管和浮子室之间制造压力差，汽油在压力差的作用下就被“吸”了出来。就像用吸管喝饮料一样，嘴就像发动机进气流那样创造压力差，而饮料就像燃油一样受吸力作用，从相当于浮子室的杯子里通过吸管进入嘴里。
   随着家用车的普及，发动机技术也开始成为人们茶余饭后的谈资。新技术层出不穷，而近期最炙手可热的就是缸内直喷。被各大厂商标榜为分层燃烧技术最佳搭档的“缸内直喷”到底是什么呢?


　　缸内直喷实际上是将燃料注入发动机的众多方式之一。在经历了化油器、单点喷射和多点喷射等众多演变之后，缸内直喷技术终于在近些年浮出了水面。这其实是一个在柴油发动机上已经应用多年的技术，大众集团标志性的TDI柴油发动机中的“DI”指的就是“Direct Injection”——即缸内直喷。而这个技术在汽油机上的应用又为“低碳生活”创造了新的可能性。



　　什么是“喷”
　　所谓“喷”其实是与“吸”相对应的，在早期的汽车上，负责将燃油与空气混合后送入发动机的是化油器。它是使用进气流在喉管和浮子室之间制造压力差，汽油在压力差的作用下就被“吸”了出来。就像用吸管喝饮料一样，嘴就像发动机进气流那样创造压力差，而饮料就像燃油一样受吸力作用，从相当于浮子室的杯子里通过吸管进入嘴里。




化油器依靠气流制造压力差把油“吸”出来

　　化油器虽然能随进气量大小变化提供相应数量的燃油，却很难将燃油和空气均匀地混合，同样也不能精确地控制油气混合物的浓度。这就限制了发动机的燃烧效率，也造成了资源浪费。于是，能“喷”的供油系统应运而生。


以缸内直喷技术作为基础，分层燃烧技术可以确保“燃尽每一滴油”

　　“喷”是将高压燃油通过喷油嘴形成油雾，再喷到流向发动机的空气中。这样ECU就可以通过改变喷油时间精确地控制进入发动机的油量，而极高的压力能更好地雾化汽油，并与空气完美地混合。也就是说“喷”的方式要比“吸”更擅长制造高燃烧效率的混合气体，完美地克服了“吸”油的弊端。




FSI分层燃烧把缸内直喷演绎得淋漓尽致

　　往哪“喷”
　　缸内，名字就回答了这个问题。燃油喷射的方式根据喷射位置可以粗略地分为单点、多点和缸内直喷这3种。
　　单点喷射就是把燃油喷到进气歧管结合处，再由气流带到发动机的各个汽缸里。这种方式已经比“吸”油强多了，可是它的不足也很明显。首先，由于每条管道的形状、长短都不尽相同，所以很难保证每个汽缸里都有浓度相同、数量相当的混合气。其次，在通过进气歧管的时候，多少都会有些油雾粘在管壁上，就像倒饮料的时候总会有些饮料挂在瓶子里一样。这不光损失了燃料，还可能腐蚀管壁。

燃油通过喷油嘴以高的压力直接喷入汽极缸中

　　多点喷射则采用多个喷油嘴，分别将燃油喷到每个汽缸进气门附近。而这仅仅是缩短了油气混合物的行程，于大局无补。不过可以看得出，燃油供给的趋势就是要让喷射位置离燃烧室越来越近。那最直接的方法就是把燃油直接喷到汽缸里了——也就是缸内直喷。通过在每个气缸内独立安置的喷油嘴，ECU可以精确地针对每个汽缸进行供油。这样不但保证了气缸内混合气的浓度，也不会再有燃油滞留在进气管。直接将燃油喷在气缸内还可以提高发动机响应速度;而且在封闭的气缸内，燃油也不会还未燃烧就随废气从排气门流走。这不仅仅提高了发动机的效率，同时也为分层燃烧技术(FSI)打下了坚实的基础。

　　怎么“喷”
　　为了能够顶住汽缸内的压力，缸内直喷技术通常采用高压喷油。高压喷油有不少优势，更高的压力能加强雾化效果，也就是说燃油可以更均匀地与空气混合。而且，这还可以使油嘴能在任一时间向发动机供油。比如只在点火前向火花塞附近喷入较高浓度的燃油，用其点燃其他稀薄混合气。这种方式正是分层燃烧技术的基础。
　　可惜高端技术也同时需要高端制造工艺，简单说就是要花更多的钱。暴露在汽缸内的喷油嘴要能承受更高的温度和更强的压力;为了增强油压，输送燃油的管路上所有的连接部分也必须能承受相应的压强;高精度、高压强的喷油系统对燃油品质的要求更是极为苛刻——这一切可都需要消费者来买单。大笔的钞票才能换来这套“吃得少，跑得快”的高端科技，实话实说，这才叫痛并快乐着。

原文网址：http://www.qichele.com/18/n-45818.html

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