科普:先進的發動機直噴技術真的是完美的?這些缺點你並不瞭解!
更新于:2025-03-26 09:27:50

經常有粉絲問我,發動機直噴技術那麼先進,油耗還低,買車是不是就一定要買直噴的?我的回答是不一定,要看自己的行駛路況和應用場合。任何一種技術都不是完美的,先進的技術固然會帶來更好的油耗表現,但是也會帶來新的問題。作為一般家用車來說,不一定非得為了強求低油耗而刻意的購買直噴車。而且直噴車也有其不可解決的缺點。

我們先來回顧一下發動機噴射技術的類型和優缺點。

現代的發動機普遍使用電子噴射技術,截止目前,汽車發動機的燃油噴射技術一共進化了4代,簡單的說就是噴油嘴距離燃燒室越來越近了。

第一代:單點電噴

發動機只有一個噴油嘴,噴油嘴放置在節氣門後上方,通過各個氣缸下行時產生的吸力,將霧化后的汽油分別吸入到各個進氣歧管內。單點電噴的優點就是技術簡單,成本低,維護也比較方便,缺點就是由於各個氣缸的距離遠近不同,進氣歧管長度也不同,這就會影響混合氣的濃度,產生進氣不均勻的情況。影響燃燒效率。

第二代:多點電噴:

為了解決第一代單點電噴的缺點,工程師把噴油嘴由一個改為多個,並且把噴油嘴的位置放置在每個氣缸的進氣歧管分支部位,這樣就解決了單點電噴的混合汽濃度不均衡的情況,當然,成本也會增加。另外,多點電噴還可以通過電子控制實現異步順序噴射,進一步的提升了噴射的精確性。一定程度上降低了油耗。當然,多點電噴也是有缺點的,那就是其混合氣濃度相對較高,而且多點電噴還是利用氣缸下行產生的負壓進行霧化混合,在發動機在高轉速時,由於氣流流速過快,混合氣不均勻。導致油耗相對較高。

第三代:缸內直噴

為了進一步降低油耗,必須要提升發動機霧化效率,更加精確的控制噴油量,工程師把噴油嘴直接放到了氣缸內,這就是發動機直噴技術,為了提升霧化效果,直噴發動機採用高壓噴射技術,目前缸內直噴的噴油嘴壓力可以達到15-35mpa的高壓噴射。極限可以達到50mpa。通過高壓噴射技術,再通過精心設計的活塞頂部的導流槽,實現高效均質燃燒,在獲得更好的動力表現的同時,降低油耗。另外,還可以通過高精度的噴油控制實現稀薄燃燒和分層燃燒以降低油耗。

缸內直噴技術的優缺點分析:

首先說說缸內直噴發動機的優點:

1、缸內直噴冷啟動性能更好

直噴發動機必須要使用高壓噴射,而高壓噴射模式在低溫冷啟動時,噴油嘴高壓噴射霧化效果會更好,還可以通過多次精確噴油的方式控制燃燒工況。舉例來說,缸內直噴可以精確到1-2次噴油實現有效燃燒。而多點電噴由於噴油精度無法和缸內直噴相比,可能需要更多的噴油次數才能達到冷啟動效果。

2、大多數工況,缸內直噴油耗更低

缸內直噴可以根據發動機的轉數和負荷情況控制噴油脈寬和噴油次數,比如,城市擁堵路況,發動機需要頻繁改變轉速控制變輸出功率時,傳統的進氣歧管無法精確跟蹤發動機運轉情況,進行及時有效調整噴油脈寬,而缸內直噴可以實現瞬間調整,總之,精確有效噴油控制可以實現稀薄燃燒和分層燃燒以及均質燃燒之間隨時轉換,但是進氣歧管噴射則無法有效及時控制噴油量,因此缸內直噴的油耗會更低,當然,這裡面有一個特殊工況就是在發動機轉速恆定、汽車勻速巡航工況時,缸內直噴的油耗是比不上多點電噴的,這是因為多點電噴需要維持高壓噴射,存在一定的能量損失。

3、缸內直噴性能更好

從性能角度來看,缸內直噴可以擁有更好的霧化效果,燃燒更充分。性能一直是缸內直的巨大優勢,實際也是現在採用缸內直噴的決定性因素。

對於採用進氣歧管噴射的多點電噴發動機來說,隨著發動機的升高,進氣歧管的溫度也逐漸升高,一方面,會導致混合氣的溫度也會升高,由於熱脹冷縮的原理,進氣量會減少,發動機功率會降低。另一方面,隨著進氣混合氣溫度升高以後,燃燒室的溫度也會增高,這會導致發動機有發生早燃或者爆震的傾向。而為了避免爆震,就必須要限制點火提前角,這也就限制了燃燒壓力,限制了升功率。

而把噴油嘴放到燃燒室以後,汽油被噴出霧化的過程中會吸收熱量,一定程度會降低缸內溫度,從而控制爆震。此外,缸內直噴還可以通過多次噴油的方式。根據活塞上行行程通過策略性的噴油實現缸內溫度的降低。這樣就可以增大點火提前角,獲得更好的熱效率。

下面說一說缸內直噴發動機的缺點:

1、直噴排放成問題,必須要使用顆粒捕捉器

缸內直噴的只在即將點火的瞬間才進行噴油,霧化的時間比較,特別是在低溫下會有一些霧化不良的燃油導致濕壁現象,噴油嘴關閉時也會滴流汽油,這些較大的液滴會因為燃燒時間不充分,直接在高溫高壓下變成顆粒物,因此為了達到國六B標準,必須要用GPF進行顆粒收集。相對來說歧管噴射由於霧化時間充分,燃燒完全,往往不需要GPF。帶有GPF的車型長時間低速短途行駛容易因為顆粒物堵塞,必須進行再生處理。

2、缸內直噴更容易產生積碳

缸內直噴發動機的噴油嘴一直在燃燒室內部,由於霧化時間短,燃燒的雜質和顆粒物就更容易堆積,形成積碳。而且汽油不可避免的會粘附在噴油嘴上,燃燒時也會凝結形成積碳,堵塞噴油嘴,影響霧化效果。此外沒有被活塞環刮回去的機油以及EGR廢氣再迴圈,導致機油參與燃燒,形成固態碳化物。由於現代發動機普遍採用動態可變氣門正時系統,一般會採用進氣門早開、晚關,高溫混合氣有一定幾率回竄入氣門背部,導致氣門背部積碳增多。

缸內直噴發動機如何減少積碳生成?

魚與熊掌不可兼得,缸內直噴發動機的缸內積碳是為了解決動力和油耗而研發的,但是相應的會產生積碳。一般情況下,缸內直噴發動機建議長時間小排量使用成分為PEA(聚氨醚)成分的添加劑,逐漸溶解積碳。注意不要使用PIBA(聚異丁烯胺)成分的添加劑。

第四代:缸內直噴發動機最終解決方案——混合噴射

混合噴射是目前主流發動機所採用的一種方法,實際上就是採用兩套噴射系統,一套是進氣歧管噴射,另一套是仍然採用缸內直噴。在發動機啟動及加速較大動力輸出時,採用缸內直噴的輸出方式,在發動機勻速小負荷行駛時,改用進氣歧管噴射。可以完美規避兩套噴射系統各自的缺點。此外,還有一個明顯的優點是,進氣歧管噴射還可以對缸內直噴容易形成進氣門背部積累的積碳形成沖刷作用,從而減少氣門背部積碳的生成。當然,兩套噴射系統的缺點就是成本比較高。

因此,如果現在粉絲問我,我買燃油車,發動機要採用哪種噴射方式?我會毫不猶豫的推薦大家購買混合噴射的技術。這也是現階段最好的技術。

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