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直喷发动机和混合喷射发动机哪个更好?

时间:2024-02-27 01:34:14 技术落地

缸内直喷虽然有很多优点,但也有其固有的缺点。

混合喷射发动机改善了缸内直喷发动机的缺点,因此混合喷射发动机优于缸内直喷发动机。

缸内直喷是在电子喷射(歧管喷射)的基础上发展起来的。

歧管喷射是将喷油器安装在进气歧管内,将燃油喷射到歧管内,汽油与空气一起在气缸内燃烧。

与直接喷射相比,它无法精确控制燃油量并实现分层燃烧。

其动力相对缸内直喷较弱,油耗也较高。

但歧管喷射的优点是:积碳少。

汽油被注入进气歧管,混合气进入气缸时必须经过气门。

因此,在混合气的冲洗作用下,阀门相当于一直被汽油清洗。

因此,阀门上的积碳很少。

缸内直喷是指喷油器将汽油直接喷射到气缸内。

这样,就可以精确地控制燃油喷射量。

燃油直接喷入燃烧室,压缩比高。

与同类型歧管喷射发动机相比,功率和扭矩要求更高。

改善约10%。

燃油燃烧更充分,动力感觉更好,能量转化率更高!因此,缸内直喷技术一经问世,很快就受到了厂家的追捧,纷纷积极研发和制造采用稀薄燃烧技术的缸内直喷发动机。

然而缸内直喷有其固有的缺陷:积碳问题和排放问题。

这个问题困扰了很多厂家。

就连号称黑科技的本田大法也无法做出榜样。

地球梦系列已成为碳梦想。

本田工程师表示,这是中国石油产品的问题。

好了,我们不说这个了!但后来1.5t发动机的机油增多了,为什么不说机油质量问题呢?我实在是不能依赖,别走偏了!机油的增加与直喷有一定的关系。

不仅是本田,国产长安CS75也受到了影响。

直喷,遇到增压的时候,再加上喷射逻辑,最后在低温环境下大面积爆炸。

为了克服缸内直喷发动机的缺点,各厂家纷纷推出混合动力喷射发动机。

即发动机上有两种燃油喷射系统,一种是传统的歧管喷射,另一种是直喷。

尤其是丰田的d4st系列发动机,双循环、双喷射。

歧管喷射用于低负荷时,以减少积碳和排气颗粒(直喷式发动机在低温下运行时,排气中的碳氢化合物碳颗粒会增加)。

在中等负载时,直接喷射和歧管喷射一起工作(双喷射),以兼顾动力和燃油消耗。

当负载较高时,切换为实注入,保证功率。

因此,在直喷发动机的问题彻底解决之前,混合喷射发动机是最好的选择。

我来分享一下直喷和混合喷射的对比。

1.首先我们来说说直喷系统。

缸内直喷GDI是目前最主流的发动机燃油喷射系统解决方案。

与传统的PFI端口喷射系统相比,它具有许多优点。

主要优点是: a.直喷系统将汽油直接喷入气缸。

喷射压力远高于PFI,可以更好地与空气混合,获得更好的燃烧稳定性和排放,图1。

在缸内直喷系统中,汽油在缸内蒸发,可以降低缸内温度,减少汽油机的爆震倾向,特别是对于增压发动机,可以进一步提高发动机的功率和扭矩。

C。

直喷式发动机将汽油直接喷入气缸,减少了进气道喷射过程中汽油在进气道蒸发所占用的空气量。

有助于提高发动机充气效率,提高发动机性能,特别是低速扭矩。

d.直喷系统喷油压力高、流量大、控制精确。

燃油喷射正时可以相对自由地控制,实现进气和压缩冲程的多次喷射,有利于改善燃烧、减少排放。

同时,喷射正时控制也可以更灵活地与VVT控制策略结合,以提高性能并降低油耗。

图 2 显示了典型的多次注入策略。

但与PFI气道注射系统相比,GDI注射系统也存在一些缺点。

这些缺点已经被市场多年证明,需要改进。

主要有四个缺点:a.与PFI相比,GDI更容易产生颗粒物排放,尤其是细颗粒物,导致颗粒物数量PN排放恶化。

这主要有两个原因。

一是缸内直喷混合时间短,燃烧过程中冲程容易出现局部稀薄现象。

另一个原因是直喷系统中的汽油会直接接触气缸壁和活塞顶部,造成颗粒物排放。

图4:颗粒物的产生机理。

b.直喷更容易造成机油稀释的问题,主要是直喷系统在中小负荷下更容易产生油束,尤其是在冷机工况下,直接接触缸壁和活塞后无法充分蒸发,油随活塞环被刮掉。

作用到油锅里的油里。

这也是本田1.5T发动机机油稀释问题引起如此大轰动的主要原因。

图3显示优化喷射策略可以减少发动机机油稀释。

C。

高压直喷系统工作时,高压燃油泵和喷油器发出比较大的噪音,主要类似于柴油机的“咔哒”声,比进气道喷射系统的声音大很多。

d.易形成气门积碳。

事实上,直喷发动机最重要的是汽油直接喷射到气缸内,而进气道喷射发动机喷油器将汽油喷射到进气门的背面。

汽油是一种很好的清洁剂,因此积碳一般不会积聚在进气门背面。

但直喷式发动机气门没有用汽油清洗,更容易产生积碳。

图 6 显示了直喷式发动机阀门上的积碳。

2、我们来说一下混合喷射系统,即双喷射系统,对于GDI系统和PFI的优点和问题。

工程师们正在考虑是否可以结合两者的优点,开发出双喷射系统,即每个气缸有两个喷嘴。

GDI 直喷喷嘴加 PFI 气道喷射喷嘴。

因此,在2005年左右,丰田工程师为了应对当年美国的超低排放法规,提出了双喷射的概念。

第一个双喷射系统是丰田在代号D4S的3.5V6自然吸气直喷发动机上开发的,该发动机于2005年发布,用于雷克萨斯GS350和IS350。

这种双喷射系统的想法在很多年后被认为很好地解决了直喷发动机的颗粒物排放问题,特别是颗粒物数PN的问题。

后续丰田的2.0T D4ST发动机、大众的EA888 GEN3发动机图6,以及最近的三菱1.5T 4B40发动机都采用了双喷射系统图7。

下面简单说一下双喷射系统的策略:在负载较小时,使用GDI直喷喷嘴,负载大时使用GDI直喷喷嘴,中间负载时两个喷嘴共同工作。

冷机状态和热机状态可以采用不同的策略。

当机器冷时,更多地采用PFI气道喷射喷嘴,以减少颗粒物排放,图8。

双喷射系统的优点:a.在中低负荷下使用PFI可以显着减少颗粒物排放。

在中、大负荷时,直喷的各种优点才能发挥出来。

b.双喷射系统还可以降低中小负荷时的油耗。

PFI系统用于中小负荷时,GDI喷油嘴不工作时高压油泵的驱动力变小,可以减少摩擦阻力,降低油耗。

C。

由于在中小负荷时采用PFI端口喷射,可以通过端口注入的汽油来清洗气门积碳,可以解决气门积碳的问题。

d.怠速、小负载时,仅采用PFI口喷射系统。

高压油泵在很低的油压下工作,直喷喷油器不工作,因此噪音会明显降低。

双注入策略有一定的局限性。

主要原因是直喷式喷油器与高温气体直接接触。

它实际上需要燃料来冷却。

特别是中、大负荷时燃烧温度很高时,必须允许直喷。

否则温度过高会导致喷油器结焦,限制了PFI的工作面积,只能在中低负荷下使用。

此外,通用汽车近期大力推广的1.3T和1.0T三缸机械增压发动机也宣传为双喷射系统。

不过,这种双喷射与我们之前提到的GDI+PFI双喷射不同。

通用汽车仅将其安装在每个气缸上。

采用两个气道喷射PFI喷嘴,未采用直喷技术。

这也可以看作是双注射的另一种类型,图9。

这项技术首先被日产公司运用在1.6自吸发动机上。

主要优点是每个PFI喷嘴对应一个气门(每个气缸有四个气门,两个进气门,两个排气门),使雾化更好,排放更低。

如果你对双喷感兴趣,可以看看我刚刚分享的EA888Gen3双喷的视频。

以上信息仅供大家参考,欢迎讨论。

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感谢您的支持!对于这个问题,我们首先要分析一下三种注入方式的优缺点。

多点电喷喷射方式:多点电喷供油方式,喷射过程在进气歧管内。

它在每个气缸的进气管上安装一个喷油器。

汽油从多处注入歧管,与空气混合,然后油气混合物被发动机的吸气冲程吸入气缸。

多点电子喷射的优点:空燃比的控制更加精确,可以根据正时进行喷油,可以更准确地控制喷油量和喷油时间。

成本低,技术成熟。

多点电喷的缺点:油耗浪费较大。

缸内直喷 缸内直喷喷射方式:缸内直喷供油方式是将喷油器置于气缸内部,燃油可直接喷入燃烧室,与空气形成混合气,实现平稳燃烧。

燃烧。

缸内直喷的优点:喷油更精准,燃烧更好,可以节省燃油并获得更大的马力。

缸内直喷的缺点:技术要求高,进气门积碳严重,对油品要求高。

混合喷射混合喷射发动机的工作原理:简而言之,它是一种缸内直接喷射和歧管喷射相结合的燃油供给系统。

在低负载时,歧管喷油器在进气冲程期间喷射燃油。

在高负载下,缸内直喷仅在压缩冲程期间进行。

混合喷射的优点:可以结合歧管喷射和缸内直喷的优缺点,效率更高。

混合注射的缺点:成本较高,技术不完善。

总结:我们对以上三种供油方式进行了比较,对各种喷射方式的优缺点有了一定的了解。

总体而言,多点电喷供油方式最为成熟。

缸内直接喷射提高了燃油经济性。

混合注射可以将两者很好地结合起来。

但混喷技术还不是很成熟,一般只装备于高端汽车。

因此:混合喷射优于缸内直接喷射。

如果你想了解更多相关知识,可以阅读我发表的文章。