缸內直噴發動機好還是混合噴射發動機好?

______執著29


車輛動力的源泉就是發動機,所以它的質量好壞、技術成熟與否對整車影響還是比較大的。隨著技術的發展發動機也在不斷地更新換代,它的供油技術目前有電噴、缸內直噴、混合噴射這幾種形式,那麼它們幾個誰更勝一籌呢,今天我們就來聊聊這個話題。

電噴有單點和多點之分,後者是升級的版本,它是通過電子噴油器完成的,主要工作是將燃油噴進各個進氣歧管內,這樣的好處就是可以使空氣和燃油的比例控制的更加精確,從而可以有效地降低油耗。多點噴射也是目前比較成熟的一種電噴方式,但是技術總是在不斷進步的,缸內直噴的出現目前正在逐步的取代它的位置。

缸內直噴技術是現在應用比較廣泛的噴射方式,特別是在大眾車型上,相信很多人在車尾處會看到FSI的字母吧,它就是代表這個意思。這個技術是從柴油發動機上衍生而來的,它是將燃油由噴嘴直接噴入到缸內,該技術可以進一步提高汽油機熱效率、降低尾氣排放。

缸內直噴往往和渦輪增壓在一塊使用,這樣整車的動力和扭矩都有明顯的提升,TSI也是車尾常見的字母標誌。它的缺點就是研發成本高,市場售價自然也比較貴,並且它對燃油品質有較高的要求,一般需要使用更高標號的燃油。它與傳統發動機相比積碳問題也比較嚴重,這也是個問題。

最後要說的就是混合噴射發動機了,它是上述兩種噴射方式的結合體,混合噴射吸取了它們的優點並且弱化了其缺點。這樣不僅可以提高了工作效率,還避免了直噴發動機在低負荷工況下因氧氣過量而導致的排放問題,所以混合噴射優勢還是比較明顯的。

現在縱觀整個市場還是缸內直噴的天下,但是從大趨勢上來看混合噴射前景還是比較光明的,只要技術足夠成熟並且壓低其成本,相信混合噴射發動機一定會在歷史上濃墨一筆。各位車友你們的發動機是哪種形式呢,使用起來怎麼樣呢,歡迎留言討論。


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大家好,我是胖康,很榮幸回答這個問題,闡述一下觀點,必須是混合噴射發動機好。


缸內直噴:使用高壓油泵直接把汽油噴到氣缸內,可以更加精確控制噴油的時間和噴油量,使得燃油充分燃燒,減少排放,達到節油減排的目的,就是比較容易形成積碳,如果車輛長期在高速中行駛,這樣形成積炭的概率會比較小,缸內直噴就比較實用,但是如果長期在城市中使用,車輛長期處於低速狀態,這樣形成積炭的概率就比較高。


混合噴射
:在目前傳統內燃機中,供油系統中,普遍分為缸內直噴和進氣歧管噴射,但是這兩種噴射系統都各自有著弊端,而混合噴射,正是結合了缸內直噴和歧管噴射的優點,避免了缸內直噴和歧管噴射的缺點。但是混合噴射也有著成本高的缺點,不過隨著汽車技術的進一步成熟和發展,成本勢必會降下來,未來的混合噴射勢必會成為主流。



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缸內直噴儘管優點很多,但是也有與生俱來的缺點。混合噴射發動機改善了缸內直噴發動機的缺點,所以混合噴射發動機好於缸內直噴發動機。而缸內直噴是在電噴(歧管噴射)的基礎上發展而來的。歧管噴射就是把噴油嘴裝在進氣歧管裡面,在歧管內噴射燃油,汽油隨著空氣一起到氣缸內燃燒。


和直噴比起來不能精確的控制燃油量,無法實現分層燃燒,動力相對比直噴機要弱一點,油耗也要高一點。但是歧管噴射的優點就是:積碳少。汽油在進氣歧管內噴射,混合氣進入氣缸的時候必須要經過氣門,所以在混合氣的沖刷作用下,氣門相當於時刻被汽油清洗。所以氣門積碳很少。
而缸內直噴則是噴油嘴直接在氣缸內噴射汽油,這樣一來可以實現噴油量精準控制,燃油直接噴射在燃燒室內,壓縮比高,對比同類型歧管噴射發動機功率與扭矩要提高10%左右。燃油燃燒更加充分,動力感受更好,能量轉換率更高!所以缸內直噴技術一面世,迅速受到廠家追捧,都積極的研發製造缸內直噴發動機應用薄燃燒技術。


但是缸內直噴有著與生俱來的缺陷:積碳問題和排放問題。這個問題困擾著很多廠家,連號稱黑科技的本田大法也無能為例,地球夢繫列成了積碳夢。本田工程師說是中國油品的問題。好吧,這個不說了!但是後來1.5t發動機機油增多怎麼不說油品問題了?實在是賴不上了,不挨邊!機油增多和直噴有一定關係的。不止本田,國內長安cs75也中招了。直噴,遇到增壓,加上噴射邏輯,最後在低溫環境大面積爆發。
為了克服缸內直噴發動機的缺點,各個廠家都相繼的推出來混合噴射發動機。即發動機上面有兩套噴油系統,一套是傳統的歧管噴射,一套是直噴。尤其豐田的d4st系列發動機,雙循環,雙噴射。低負荷的時候採用歧管噴射,減少積碳與尾氣顆粒物(直噴發動機低溫工作時會尾氣中碳氫化合物碳顆粒增加)。中負荷的時候直噴和歧管噴射一起工作(雙噴)兼顧動力與油耗。高負荷時候轉為真噴,保證動力。所以在沒有徹底解決直噴發動機的問題之前,混合噴射發動機是最好的選擇。


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直噴技術和混合噴射是現在使用比較普遍的供油類型,如果要說哪個更好顯然是混合噴射更好一些了。混合噴射是直噴和進氣歧管噴射結合起來的一種供油形式,混合噴射完美解決了直噴和進氣歧管噴射的缺點。
進氣歧管噴射缺點在於噴油不夠精準,動力性和油耗都沒有直噴低,但進氣歧管噴射由於是在進氣道里噴油,所以發動機進氣道不容易形成積碳,這是它的一個優勢。


直噴技術雖噴油壓力大,霧化效果好,還能分層燃燒,但積碳嚴重的這個問題始終不能解決,大眾和本田的直噴發動機都是積碳比較明顯的。為了揚長避短工程師把兩種供油形式結合在一起形成了混合噴射。
混合噴射可以在合適的時候使用合適的供油方式,這樣發揮各自的優勢,完美解決了直噴發動機容易積碳的問題,所以使用混合噴射的發動機越來越多。


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我來分享一下直噴和混合噴射的比較

1.先說一下直噴系統

直噴GDI是現在最主流的發動機燃油噴射系統方案,和傳統的PFI氣道噴射系統相比存在很多優勢,主要的優勢是:

a.直噴系統直接將汽油噴射到缸內,噴射壓力比PFI要高很多,可以更好的和空氣混合,獲得更好的燃燒穩定性和排放,圖1。

b.直噴系統汽油在缸內蒸發,能夠降低缸內溫度,可以降低汽油機的爆震傾向,尤其是對增壓發動機,這樣可以進一步提高發動機的功率和扭矩。

c.直噴發動機在直接噴射汽油到缸內,減少了氣道噴射過程中汽油在進氣道蒸發所佔用的充氣體積。有助於提高發動機充氣效率,提升發動機性能,尤其是低速扭矩。

d.直噴系統由於噴油器壓力高,流量大,控制精確。燃油噴射正時可以比較自由控制,實現進氣和壓縮衝程中的多次噴射,有利於改善燃燒,降低排放。同時,噴油正時控制還可以和VVT控制策略更加靈活的組合,來提升性能降低油耗,圖2,典型的多次噴射策略。

但是,GDI噴射系統和PFI氣道噴射系統相比,也有一些缺點,這些缺點經過多年的市場驗證,被證實還需要改善。主要的缺點有四個:

a.和PFI相比,GDI更容易產生顆粒物排放,尤其是細小的顆粒物,造成顆粒物數量PN排放的惡化。這主要是由於兩個原因,一個是缸內直噴混合時間較短在燃燒過程中容易行程局部過稀,另一個原因是直噴系統汽油會直接接觸到缸壁和活塞頂,造成顆粒物排放,圖4顆粒物的升成機理。

b.直噴更容易產生機油稀釋的問題,主要是由於直噴系統在中小負荷,特別是冷機情況下,更容易產生油束直接接觸缸壁和活塞後無法充分蒸發,隨活塞環刮油效應進入油底殼的機油中。本田1.5T的機油稀釋問題鬧得沸沸揚揚主要就是這個問題,圖3,優化噴射策略可以減輕機油稀釋。

c.高壓直噴系統在工作時,高壓油泵和噴油器的噪聲比較大,主要是類似於柴油機的“噠噠”聲,比氣道噴射系統要大很多。

d.容易形成氣門積碳。

其實,直噴發動機最關鍵的是汽油直接被噴到了缸內,而氣道噴射發動機噴油器是將汽油噴到進氣門背面。汽油是很好的清洗劑,因此,積碳一般不會在進氣門背面聚集。而直噴發動機氣門沒有汽油清洗,更容易積碳,圖6,直噴發動機的氣門積碳。

2.再說一下混合噴射系統也就是雙噴射系統

針對GDI系統以及PFI的優勢和問題,工程師在考慮是否可以結合兩者的有點,來開發一個雙噴射系統,也就是每個氣缸有兩個噴嘴一個GDI直噴噴嘴加一個PFI氣道噴射噴嘴。

於是,2005年左右,豐田的工程師為了為了應對當年美國的超低排放法規,提出了雙噴射的概念。第一個雙噴射系統是豐田在代號為D4S的3.5V6自然吸氣直噴發動機開發的,該發動機於2005年發佈,用在雷克薩斯GS350和IS350上。這一雙噴射系統的思路在多年後被認為是非常好的解決直噴發動機顆粒物排放,尤其是顆粒物數量PN問題的方案。

後續豐田的2.0T的D4ST發動機,大眾的EA888 GEN3發動機圖6,以及最近的三菱1.5T 4B40發動機都採用了雙噴射系統圖7。

下面簡單說一下雙噴射系統的策略:

在小負荷時採用氣道噴射噴嘴,在大負荷時採用GDI直噴噴嘴,中間負荷兩種噴嘴共同工作。冷機狀態和暖機狀態的可以採用不同的策略,冷機的時候更多的採用PFI氣道噴射噴嘴來降低顆粒物排放,圖8。

雙噴射系統的優點:

a.在中低負荷採用PFI可以大幅度的降低顆粒物排放。在中大負荷又可以發揮直噴的各種優勢。

b.雙噴射系統還能降低中小負荷的油耗,在中小負荷採用PFI系統的時候,GDI噴嘴不工作高壓油泵驅動力變小,這樣可以降低摩擦阻力,減少油耗。

c.由於在中小負荷採用PFI氣道噴射,氣門積碳可以被氣道噴射的汽油清洗掉,可以解決氣門積碳問題。

d.怠速和小負荷是隻採用PFI氣道噴射系統,高壓油泵在非常低的油壓工作,直噴噴油器不工作,因此噪聲會明顯降低。

雙噴射的策略有一定的侷限性,主要是直噴噴油器直接和高溫燃氣接觸,實際上需要燃油來冷卻,特別是在中大負荷燃燒溫度很高的時候,就必須讓直噴噴油器工作,否則溫度過高會引起噴油器結焦,這限制了PFI工作的區域,只能在中低負荷使用。

另外,通用最近大力在推廣的1.3T和1.0T三缸增壓發動機也宣傳是雙噴射系統,但是這個雙噴射和我們前面說的GDI+PFI的雙噴射是不一樣的,通用只是在每一個汽缸安裝了兩個氣道噴射PFI噴嘴,並未使用直噴技術,這也可以算另外一種雙噴射吧,圖9。這一技術最早是日產在1.6自吸發動機上使用,主要的優勢是每一個PFI噴嘴對應一個氣門(每個汽缸有四個氣門,兩個進氣門,兩個排氣門),這樣霧化更好,排放更低。

大家對雙噴射感興趣的話可以看一下我剛剛分享的一個EA888Gen3雙噴射的視頻。

以上信息供大家參考,歡迎討論。對發動機感興趣的朋友可以關注我,每週會發布發動機技術的專業解讀,謝謝支持!











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對於這個問題,我們首先要分析清楚三種噴射方式的優缺點。

多點電噴

多點電噴的噴射方式:多點電噴的供油方式,其噴射過程是在進氣歧管內的。它時將噴射器安裝在每個氣缸的進氣管上,汽油從多個地方噴入歧管內,再與空氣混合,再由發動機的吸氣行程將油氣混合氣吸入缸內。

多點電噴的優點:空氣燃油比的控制更加精確,可以根據正時進行噴油,對噴油量,噴油時刻控制比較精準。成本較低,技術成熟。

多點電噴的缺點:油耗方面浪費比較大。

缸內直噴

缸內直噴的噴射方式:缸內直噴的供油方式,就是把噴油嘴放置到氣缸內部,燃油可以直接注入到燃燒室,與空氣形成混合氣,進行平順的燃燒。

缸內直噴的優點: 噴油更加的精準,燃燒更好,可以節省燃油並達到更大的馬力。

缸內直噴的缺點:技術要求高進氣閥積碳嚴重,油品要求高。

混合噴射

混合噴射發動機的工作原理:

簡而言之,就是把缸內直噴和歧管噴射結合組成的供油系統。低負荷時,歧管噴油嘴在進氣行程時噴油。高負荷時,只在壓縮行程中進行缸內直噴。

混合噴射的優點:可以綜合歧管噴射和缸內直噴的優缺點,效率更高。

混合噴射的缺點:成本較高,技術不是很完善。

總結:

我們上述對三種供油方式進行了比較,對各種噴射方式的優缺點有了一定的瞭解。整體而言,多點電噴的供油方式是最成熟的。缸內直噴提示了燃油的經濟性。而混合噴射可以將兩者很好的綜合。但混合噴射的技術不是很成熟,一般只有高端車才會配備。所以:混合噴射是優於缸內直噴的。

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理論上說,混合噴射的要好於缸內直噴的,不過也要從多方面因素考量,混合噴射由於限制於成本控制,肯定要比直噴發動機價格上更高昂一些,以我們比較常見的大眾2.0T混合噴射發動機來說,要比直噴的1.8T貴出了好幾萬,所以有時候說哪一款好不好,還是看是否適合自己。


缸內直噴發動機,也是近幾年發展起來的新技術,它是把噴油嘴有進氣歧管移到了發動機氣缸內部,噴射的燃油是直接進入氣缸燃燒室,與空氣形成混合氣或,得到更充分的燃燒效果,缸內直噴的優點是體現在低負荷的情況下,噴油嘴會依靠電腦噴出最低限度的油量,集合在火花塞周圍,而氣缸內剩下的則全是空氣,燃燒時與空氣隔絕,從而減少了熱量向缸壁傳遞,減少熱量損耗,它的缺點就是對油品要求比較高,而且因排放問題可能導致積碳,像大眾直噴發動機車型,都標註95#以上汽油。


混合噴射發動機,技術更加複雜,混合噴射,簡單的說就是由缸內直噴和歧管噴射組合的供油方式,可以說是集齊多點電噴和缸內直噴的優勢,事實上,在混合噴射的工作原理上,也是結合了多點電噴和缸內直噴的優點,不僅提高了效率,同時還避免了缸內直噴低負荷時,進氧量過剩導致的積碳問題。
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隨著汽車研發、生產技術的不斷髮展、革新,汽車的發動機技術也越來越成熟,尤其是發動機供油技術得到了飛躍性的發展,目前市場上主流的多點電噴技術、缸內直噴技術和混合噴射技術誰更優秀呢?

多點電噴發動機

多點電噴就是將電子噴油器安裝在每個氣缸的進氣歧管上,空氣與電子噴油器噴出的汽油在進氣歧管內相遇,形成易燃的油氣混合氣體,然後被氣缸吸入燃燒做功。這種技術相對成熟,形成積碳少,同時維護保養比較方便、便宜。但在燃油經濟性上會有所欠缺。

缸內直噴發動機

缸內直噴就是將燃油噴嘴安裝於氣缸內,燃油直接注入氣缸燃燒室,使燃油霧化更加細緻,與空氣形成混合氣,消除了以往進氣歧管在缸外噴射的缺點。採用缸內直噴技術的發動機優勢非常明顯,與採用多點電噴技術的發動機來說,缸內直噴技術可以為發動機帶來更高的能量轉換效率。但是缸內直噴的燃油直接噴到氣缸內,因此積碳會更加嚴重。另外,缸內直噴噴油時間和點火時間的間距很短,造成油氣混合不充分,汙染物排放量會較大。

混合直噴發動機

傳統發動機的供油系統,不是歧管噴射,就是缸內直噴,它們都有各自的弊端。這時,發動機混合噴射技術應運而生。混合噴射也結合了缸內直噴和歧管噴射的優點,並將兩者的弱點進行淡化。由於歧管噴射的介入,不僅提高了發動機工作效率,還避免了直噴發動機容易造成的油氣混合不充分問題以及進氣門上積碳較多的現象等。(文|文鳳汽車/小拉車 Fans)


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朱博士回答:混合噴射既利用了缸內直噴的優勢,又利用氣道口間接噴射彌補了直噴的不足,當然混合噴射更有優勢。

現在國內使用的直噴發動機也都是採用均質當量混合氣燃燒方式;所有工況下都採用進氣衝程早噴的混合方式,以便形成均質當量混合氣,保證適應三元催化器的要求。

燃油直接噴入氣缸內,燃油霧化吸熱使缸內溫度降低,就這個特點帶來兩點好處:

1、循環進氣量提高2-3%,就是充氣效率提高了,提高發動機動力性;

2、缸內溫度降低,爆震傾向降低,發動機壓縮比可以提高1到2個單位;發動機的熱效率提高,燃油消耗率降低達5到10%;

但是,由於缸內直噴噴射壓力高,油束速度高,貫穿力強,容易發生液滴噴到汽缸壁面或活塞頂面的情況,造成汽缸壁面的機油稀釋,並且使碳氫排放增加;在冷機狀態下,汽缸壁面過多的液態燃油,會竄入油底殼,造成機油增多。

所以,直噴的噴油時刻不能過早,過早油束撞擊壁面;也不能過晚,過晚,燃油蒸發霧化形成均質混合氣的時間不夠。

採用混合噴射後,氣道口安裝的多點噴射的噴油時刻可以更靈活,在偏小負荷時,缸內混合氣形成條件不太好的情況下,使用氣道口噴射與缸內直噴相結合,共同組織混合氣的形成和燃燒過程,能取得更好的發動機性能。


朱博士白話發動機


當然混合噴射好,這一點毫無疑問。本人NA車開過4輛,渦輪車開過3輛,只有邁騰B8L的380開著最省心舒心,原因無他,本人對動力比較看重,而非雙噴射的車,不管是NA發動機還是渦輪發動機,2萬以後都會出現動力“發悶”的現象,很多人認為是動力下降,解決的辦法選擇上高速狂奔,之後感覺好點,沒多久有事一樣發悶。有個著名的笑話,20多年前就有了,說北京某人買輛奔馳,開開就覺得車出了故障,動力不如新車時好,非常沉悶。於是找到賣車的4S店要求排除故障,結果4S的說,你明天幾點鐘到北京的哪條路入口處等我,然後就請他回家。第二天車主如約到達,4S駕駛員開著這輛奔馳在郊區路上狂跑,半天跑回起點把車交給車主,說好啦,車主納悶,接過車一開,果然發動機活躍了。這個事情實際是很普片存在的現象。

本人買過的車有4缸6缸自然吸氣,有邁騰B7L2T,奧迪2T,只有這輛雙噴射的邁騰380至今4萬公路也沒有絲毫顯露發悶的跡象,發動機油門控制始終積極靈敏,動力輸出活躍。但是12年8月入手的B7L2T就是老問題,開2萬以後就會出現動力發悶。

雙噴射技術來源於直噴的改進,不僅減少積碳,而且油耗低得多,這和我前後兩輛邁騰2T的駕駛體驗感受極深刻。


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