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进气道喷射及缸内直喷有何不同?哪一种更好呢

三易生活 11-17

随着汽车技术的发展,以及对高性能和低污染的需求之下,汽油机的供油方式主要经历了三个时期:化油器、进气道喷射及缸内直喷。早期的化油器式需要借助压力差将燃油吸入气缸,无法精准的控制汽油的供给量,从而无法维持空燃比在最佳比例,而且燃烧效率及排放更差而逐渐被淘汰。目前,大部分的汽油车都采用进气道喷射的方式来供给燃油,不过现在搭配缸内直喷技术的引擎越来越多,已逐渐成为主流。

进气道喷射及缸内直喷都属于燃油喷射供油方式,都是利用燃油泵直接将燃油精确注入至汽缸内,相对于化油器来说能更好的控制空燃比,实现更好的动力以及更低的排放。燃料喷射技术最早是在 19 世纪末开始发展,1970 年代美国、日本实施了汽车排放的强制法律后燃料喷射技术开始普及,直到 1980-1990 年代时才开始广泛运用在量产车辆上,由于燃料喷射供油方式拥有更精确的燃料喷量控制能力与更佳的油气雾化效果,对于油耗和排放都有正面的帮助,因此成为现代车辆引擎广泛采用的主流技术。

进气道喷射及缸内直喷存在哪些不同

燃油喷射系统按照按喷射位置的不同,可以分为进气道喷射和缸内直喷两种。顾名思义,进气道喷射就是讲喷油嘴设置在进气总管或进气歧管上,分别称作单点喷射和多点喷射,这种方式对于燃油压力的需求较低。而缸内直喷则是将喷油嘴设置在能直接喷射到气缸内的位置上,相对来说喷油嘴结构和布置较为复杂,而且对于燃油压力的需求也更高。

进气道喷射(PFI)是将燃油直接喷入进气道内,与吸入进气道的空气混合形成可燃混合气再进入气缸,依据喷油嘴设置的位置可以分为单点喷射和多点喷射。其中多点喷射是主流,多点喷射又称多气门喷射(MPI)或顺序燃油喷射(SFI)或单独燃油喷射(IFI),其喷油嘴设置为每个气缸的进气口位置设置一个喷油嘴,分别向各气缸的进气道进行喷油。

缸内直喷(GDI)是直接将燃油喷入气缸内并与吸入气缸的空气进行混合,一般喷油嘴设置在气缸顶部侧面或顶部中央位置。由于使用了更高的燃油压力,因此燃油雾化效果更好同时控制更加精准,同时其喷嘴位置、喷雾形状及活塞顶部形状等特别的设计,可以让混合器在气缸内充分均匀的混合,带来更加充分的燃烧,能提供更好的动力输出以及更低的油耗表现。

进气道喷射及缸内直喷各有哪些特点

进气道喷射对燃油压力要求不高,已成为汽油机的主流产品,ECU 根据曲轴位置传感器信号,辨别各缸的进气行程,适时发出各缸喷油指令以实现按序喷射。相对来说,进气道喷射出现得更早也更加成熟,其设计难度和对周边的需求更低,成本方面的控制更好。其优点也很明显,由于燃油混合气需要经过气门,因此能起到冲刷和润滑气门的效果,气门附近的积碳生成速度会变慢,同时也不容易大量累积。如果需要清理进气部分的积碳,只需要使用一般的燃油添加剂即可,而不用去购买专用品。缺点方面同样明显,由于燃油喷射在进气道内,因此会有部分会燃油会残留在进气道,对于精准控制喷油量不利,而且其混合气也会受到节气门开度的影响,不利于提高燃油效率。

而缸内直喷方式则更加先进,燃油以极高压力直接喷射如气缸内,油气雾化和混合效率更优异,配合电子系统的进步,ECU 能通过缸内直喷来更精确的控制空燃比,以及通过多次喷射方式提升燃烧效率,带来的好处就是能产生更大的动力,同时也能降低油耗以及排放。但缸内直喷也并非完全没缺点,比如使用这项科技的车辆成本方面会更高,同时对于火花塞等零部件的消耗也变得更快,燃油标号方面也需要提高才能发挥其最佳工作状态。最明显的地方在于,相对于进气道喷射的引擎来说,由于燃油混合气不经过气门部分,因此气门部分积碳情况会更加严重,另外气缸内的积碳的状况也会较之更严重,需要借助缸内直喷专用的燃油添加剂来帮助解决积碳。

燃油喷射系统如何控制喷油供给

现代车辆所搭载的燃油喷射系统,不论是采用进气管喷射还是缸内直喷,都是通过各种传感器来收集数据,并通过 ECU 来控制合适的喷油量。实际上其工作状态还是比较负载的,ECU 需要参考节气门开度、发动机水温、进气温度、气压,以及各种不同工况下的负载等参数来修正喷油量,以提供准确的喷油量。

不过一般来说,厂商会给 ECU 一个基本的喷油量设定,然后依据空气流量计、氧传感器等重要传感器的数据进行一定范围的修正。基本喷油量一般是依据引擎工作循环的进气量为参考,按照理论空燃比 14.7 计算出的喷油量,然后在参考进气温度、进气压力、废气氧含量等参数进行修正,微调喷油量来保持合理的空燃比,从而达到最佳的工作效率。

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