发动机的供油方式直喷和多点电喷哪个更好,各自的优缺点都是啥?:发动机按照供油方式有缸内直喷和多点电喷两种,这是现在发动机最多使用的,而且技术和运用越来
发动机按照供油方式有缸内直喷和多点电喷两种,这是现在发动机最多使用的,而且技术和运用越来越多使用的是缸内直喷,相对多点电喷的发动机,直喷的喷油方式可以更好的提升动力。下面来分析下这两种供油方式的特点。
多点电喷技术如下图所示是多点电喷组成,可以看到喷油器是安装在进气歧管上,在发动机压缩行程的末端,喷油器喷油与空气形成混合气,在气门打开的时候就进入燃烧室燃烧做功。由于这种喷射方式在直接在进气门前方喷射,所以会容易在进气门上产生积碳,而且混合气形成的空燃比混合也不是很好。
缸内直喷技术如下图所示是缸内直喷喷油系统原理图,主要是将喷油器安装在缸盖上直接向缸内喷油,这种喷油方式的优点就是喷入的燃油压力高,有利于燃油雾化,可以减少油耗和提高发动机功率,缺点就是这个喷油系统对燃油的要求高,否则很容易出现喷油器拥堵的情况;另一方面维修保养的成本更高,比如像本田的缸内直喷发动机,在每次保养的时候需要添加一瓶燃油添加剂(100多),不然喷油器很容易损坏。
如下图所示是缸内直喷喷油系统组成,从图中可以看到,主要由油箱、低压油泵、油管、高压油泵和喷油器等组成,该高压油泵由凸轮轴驱动,凸轮轴转一圈高压油泵来回工作4次,高压油泵产生的压力可以达到10兆帕以上,喷油器的喷油时间在千分之一秒内,在喷油的时候,火花塞周围的地方可以有较浓的混合气,在其他区域是较稀的混合气,这也就是稀薄燃烧。
总结:直喷和多点电喷各有各的优缺点,但是从技术的角度来说是直喷的发动机更好一点,但是缺点也很明显,就是对燃油的品质要求高。希望以上的知识能对大家有所帮助!
2我来分享一下多点电喷和直喷技术的区别:
一、PFI和GDI的区别
多点电喷又叫气道喷射PFI,顾名思义就是将燃油喷射到气道中,具体就是喷射到进气门的背面,一般在气门开启前完成喷射,然后燃油在进气管中蒸发,在进气冲程门开启后随新鲜空气一起进入汽缸。
直喷GDI,顾名思义就是将燃油直接喷射到汽缸内,一般的过程是在进气冲程伴随着新鲜空气从气门进入汽缸然后同步向汽缸内部喷射汽油。目前的直喷系统可以实现在进气冲程和压缩冲程的多次喷射。
二、直喷系统的优势
直喷GDI和PFI气道喷射系统相比存在很多优势,主要的优势有4个:
1.直喷系统直接将汽油喷射到缸内,喷射压力比PFI要高很多,可以更好的和空气混合,获得更好的燃烧稳定性和排放。
2.直喷发动机在直接喷射汽油到缸内,减少了气道喷射过程中汽油在进气道蒸发所占用的充气体积。有助于提高发动机充气效率,提升发动机性能,尤其是低速扭矩。
3.直喷系统汽油在缸内蒸发,能够降低缸内温度,从而降低汽油机的爆震倾向,这对增压发动机更加重要,可以进一步提高发动机的功率和扭矩。所以一般增压发动机会搭配直喷技术。
4.直喷可以实现进气和压缩冲程中的多次喷射,有利于改善燃烧,降低排放。
三、直喷系统的缺点
GDI和PFI气道喷射系统相比,也有一些缺点,主要的缺点有4个:
1.和PFI相比,GDI更容易产生颗粒物排放。这主要是由于两个原因,一个是缸内直喷混合时间很短,这容易行程局部过稀,产生颗粒物排放。另一个原因是直喷系统汽油会直接接触到缸壁和活塞顶,引起的湿壁效应会造成颗粒物排放。
2.直喷更容易产生机油稀释的问题,主要是由于直喷系统在中小负荷,特别是冷机情况下,更容易产生油束直接接触缸壁和活塞后无法充分蒸发,随活塞环刮油效应进入油底壳的机油中,造成机油稀释。
本田1.5T机油增多问题的分析:
直喷系统优化策略降低机油稀释
3.高压直喷系统在工作时,高压油泵和喷油器的噪声比较大,主要表现是我们听到的“哒哒”声。
4.更容易形成气门积碳。气道喷射PFI发动机喷油器是将汽油喷到进气门背面。由于汽油是很好的清洗剂,因此,积碳一般不会在进气门背面聚集。而直喷发动机气门没有汽油清洗,更容易积碳。
四、结合GDI和PFI优势的双喷射系统
针对GDI系统以及PFI的优势和问题,工程师在考虑是否可以结合两者的有点,来开发一个双喷射系统,也就是每个气缸有两个喷嘴一个GDI直喷喷嘴加一个PFI气道喷射喷嘴。双喷射系统又叫复合喷射系统或混合喷射系统。
1.双喷射系统的诞生和发展
丰田的工程师为了为了应对当年美国的超低排放法规,在2005年第一次发布了双喷射的概念,并应用外代号为D4S的3.5V6自然吸气直喷发动机上,匹配雷克萨斯GS350和IS350车型。双喷射技术在多年后被认为是非常好的解决直喷发动机颗粒物排放的技术方案。
从2010年以来,由于颗粒物排放法规的加严,越来越多的发动机开始重新考虑双喷射方案。比如:大众的EA888 GEN3发动机,丰田的2.0T的D4ST发动机,日产的VC Turbo可变压缩发动机,福特全新的2.0T和1.5T发动机等都采用了双喷射系统。双喷射系统逐步成为目前喷射系统的一种主流解决方案。
2.双喷射系统的喷射策略
双喷射系统需要协调两套喷射系统的工作,让他们的发挥各自的优势,同时弥补对方的缺点。一般的控制策略如下:
在小负荷时采用气道喷射喷嘴,在大负荷时采用GDI直喷喷嘴,中间负荷两种喷嘴共同工作。
3.双喷射系统的优点:
(1)降低颗粒物排放
在中低负荷采用PFI可以大幅度的降低颗粒物排放。在中大负荷又可以发挥直喷在性能上的优势。
(2)减少进气门积碳
由于在中小负荷采用PFI气道喷射,气门积碳可以被气道喷射的汽油清洗掉,可以解决气门积碳问题。
(3)降低油耗
双喷射系统还能降低中小负荷的油耗,在中小负荷采用PFI系统的时候,GDI喷嘴不工作高压油泵驱动力变小,这样可以降低摩擦阻力,减少油耗。
(4)降低机油稀释的可能性
中低负荷和低温运转情况下采用PFI系统将会弥补GDI直喷系统在机油稀释方面的风险。
(5)降低直喷系统噪声
怠速和小负荷是只采用PFI气道喷射系统,高压油泵在非常低的油压工作,直喷喷油器不工作,因此噪声会明显降低。
双喷射系统的缺点主要是:成本高一些,另外由于直喷系统的喷油器需要汽油来冷却,否则容易产生结焦问题,这限制了PFI气道喷射只能在非常低的负荷使用,因此,其作用比理论情况被削弱了很多。因此,也有很多公司,比如奔驰、宝马等一直在升级最先进的直喷系统,而不是采用双喷射。
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3歧管喷射(电喷)、缸内直喷是内燃机的两种供油方式;两种方式各有千秋,都有属于自身的优点、也都有自身的缺点,只不过缸内直喷的优势更大、潜力更足,缸内直喷更容易实现分层燃烧、甚至于在稀薄燃烧领域也依赖缸内直喷技术,这种潜力是歧管喷射(电喷)所不具备的,所以如今直喷机越来越多,而歧管喷射发动机逐渐减少!
实际上歧管喷射、缸内直喷发动机都属于电控内燃机、也都是电喷;只不过从歧管喷射发动机率先登场、结束了化油器时代,所以也被称之为电喷机(电控器官喷射发动机);而后来又出现了电控缸内直喷发动机,若再称之为电喷就难以与歧管喷射发动机区分了,所以就以其结构特性命名为缸内直喷发动机;实际上二者都是电喷内燃机,只不过是燃油喷射位置的不同!
电喷、直喷发动机喷射方式的差异如上图所示、这就是个歧管喷射(电喷)的原理,喷油嘴布置在进气歧管内、燃油直接喷在歧管之内,在歧管内与空气进行混合;优势在于有足够的空间、时间完成油气混合(尤其是低温环境下),其次是燃油在歧管内进行喷射可以有效清理进气门背面的积碳;缺点则在于进气门永远是一道无形的阻碍,低负荷运行时还好些、好转速运行时终究存在部分已喷出的燃油被进气门阻隔在了歧管内,而没办法去参与燃烧!所以同规格的歧管喷射机器无论是动力、亦或者是油耗都比不上缸内直喷!
如上图所示、这是直喷发动机结构,喷油嘴布置在燃烧室内、所以叫缸内喷射,与歧管喷射相比较缸内直喷更加直接,优势在于可以大幅度增加压缩比、提高燃油经济性,因为燃油不会被进气门所阻隔、动力响应更加直接;而劣势在于进气门背后很容易形成积碳,其次低温环境下雾化很差、猛给油门都能冒黑烟,所以直喷车在低温、低负荷下的油耗、排放都非常不理想(所以产生了互补的双喷射);再其次就是低温环境下、燃油容易喷射在缸壁上受冷液化而流入曲轴箱导致机油增多甚至乳化!
喷油压力的差异传统的pfi(歧管喷射)其实并不存在什么喷油压力,所谓的压力往往指的是进气压力,也就是说在歧管内油与空气预先混合好,之后被进气压推入燃烧室;因为喷油压力低,所以雾化水平很差(低温环境下、比直喷好些,温度正常后雾化水平远不如直喷),一部分燃油必然损耗在进气歧管内部;所以pfi在高温、高负荷状态下的表现远不如直喷!
GDI喷油器属于高压喷油系统、目前已经达到了接近400BAR(柴油机更高),在如此高的压力下、燃油雾化的更加细腻,燃烧起来也更加顺畅;说到底就是更理想、更细腻的雾化可以让燃烧进行的更高,自然增加了动力、油耗也更为合理;不过受制于低温,尤其是在低温冷启的时候、燃烧室也是冰冷的,燃油直接喷射在燃烧室内、反而容易被液化,排放会被恶化、而这液化的燃油还容易渗入到油底壳污染机油!
缸内直喷为何成为主流?内燃机至今发展了上百年,我们所追求的是什么?实际上就是更强的动力、更低的油耗,说到底就是利用更少的燃油、换来更多能量!实际上这就是不断提高压缩比的过程;这样一来歧管喷射的劣势就明显了,已经在歧管内完成雾化混合的油气、进入燃烧室后就会立刻剧烈燃烧,一旦压缩比偏高、爆震不可避免!其次歧管喷射必然造成一部分燃油残留在歧管之内导致不必要的损耗,所以歧管喷射发动机逐渐被淘汰、压缩比极限在11左右吧(VQ37HR的压缩比),而如今随便一台直喷发动机压缩比都在11以上!
缸内直喷、燃油直接喷射在缸内,燃油在燃烧室内进行雾化、液体雾化是要吸收热量的,所以直喷机燃油雾化过程、可以有效的抑制点火前的温度,降低爆震的风险!所以在进入直喷时代后、压缩比普遍提高,这就是直喷机成为当今主流的原因;初次之外直喷发动机因为喷油器布置在燃烧室内,所以具备更丰富的喷油策略,比如当燃烧室温度过高时、可以通过多次喷油来降温,比如更加容易实现分层喷射及分层燃烧;要知道分层燃烧、是提高稀薄燃烧边界的必须方式!
如上图所示、这就是直喷分层喷射原理,从上至下喷射出不同浓度的油气,离火花塞最近的油气层浓度最大、底部浓度最稀,点火时利用火花塞跳火点燃浓度最大的第一层,之后利用第一层火花的对外扩散逐步引燃其它稀薄的油气层、这就是稀薄燃烧的方式;只有依靠直喷系统丰富的喷油策略、才能实现理想状态下的多个混合气层,而歧管喷射、是没办法做到精确的,分几层行、层数多了就没办法了,所以歧管喷射的潜力终究要小一些;所以直喷更加符合未来对内燃机的需求、预期!
总的来说还是缸内直喷更好一些,虽然缺点也不少、但符合更佳燃油经济性的理念,它适合更高的压缩比、也更容易实现稀薄燃烧,虽然有积碳多、机油增多的坏毛病,但燃油经济性是大方向,所以直喷会一直走下去;当然现如今存在一些双喷射发动机,低温、低负荷下利用歧管喷射,高负荷状态用缸内喷射,可以算作一种互补、但也增加了成本,低压、高压两套喷油嘴、还要分别进行标定,所以双喷射的前景不好说!
4相对来说多点喷射会比直喷更省油,还能解决低速早燃问题,多点喷射能让燃油充分雾化,燃油利用率会更好,技术相对来说比较简单,生产制造成本也比较低;而直喷的设计结构能让燃油更充分燃烧,从而提升更强的操控性反馈,缺点就是,容易产生积碳需要定期做维护保养,各有各的优点于缺点。
5优点燃烧效率高,同排量能释放出更大的动力。
2、可采用顺序喷射,因此空燃比的控制比单点喷射更精确,所以多点喷射发动机的排放更好,更经济省油。
3、自清洁能力强,由于在进气歧管内进行油气混合,不免在管壁上会有沉积,但进气歧管相对气缸自清洁能力要更强且人为清理也更为容易。
缺点:
1、对油品要求比较高,包括机油。
6哈哈……,缸内直喷肯定比多点电喷好的多,缸内直喷每次吸气行程的空气与燃料的混合都比较均匀,燃烧可靠省油,多点电喷不能保证吸气行程的混合均匀度,所以燃烧效率不如缸内直喷。
7我不是专业人士,但也算是个老司机,谈谈我的观点:直喷比多点喷更加精准,优点是省油,缺点是容易在缸体未热起来前容易造成汽油进入润滑系统造成机油液位增高,多点电喷没这毛病,但油耗相对直喷略高。