缸内直喷还是多点电喷好?
缸内直喷技术领先于多点电喷
关于燃油汽车发动机的两种常见技术哪种更好始终存在争议,只是这样的争论有些脱离实际,甚至可以说有些自欺欺人的感觉。
比如:
- 涡轮增压与自然吸气哪种技术先进
- 缸内直喷与多点电喷哪种技术领先
这样的问题真有意义吗?思考这样一个问题吧:主要负责长途通勤和重载运输的客货车,使用的为什么都是“T+直喷”;找到这个问题的答案——即便不找答案也已经能解释上述问题。因为营运客货车一定是追求更低的油耗和更强的动力,如果多点电喷和自然吸气有优势,此类车型绝对不可能不用,难道不对吗?所以答案已经确定,下面就需要对答案的合理性进行分析。
什么是多点电喷?「多点」自然是区别于“单点”。
内燃机的喷油系统从化油器进化到单点电喷是一个飞跃,化油器是依靠气流压力(文丘里管原理)抽出并雾化燃油,这样的雾化方式受温度影响很大,雾化程度与精度也不够理想;于是则出现了原地热车的用车方式,这对于用车便利性会有很大的影响,同时也会增加耗油量与尾气排放物。
所以必须找到一种替代技术,一种不受温度影响、冷启动后随即可以正常驾驶的喷油系统;这就是“单点电喷”,电喷时通过油泵和喷油嘴配合,油泵从油箱里抽出燃油并加压送至喷油嘴,达到闭合的喷油嘴之后开始“蓄压”,电控单元在压力达标后打开喷油嘴通过高压喷射燃油。
图1:电喷系统的组成
图2:单点电喷的概念
关于电喷不再赘述了,单点电喷指喷油嘴在进气管路的总管道位置,在节气门的后方——有没有发现连接各个气缸的进气歧管长度不一样呢?这就是问题所在了。以四缸发动机为例,四个气缸是在交替做功,也就是通过进气门的打开、交替通过总管道抽入空气;然而四个歧管的长度时不一样的,但喷油嘴是在总管道位置喷油,那么气流在不同长度的歧管里对燃油雾化的程度也会存在差异。
结果是不同气缸的混合油气的雾化效果存在较大的差值,这会造成不同气缸做功转化出的扭矩存在差异;说白了就是运行的状态不够稳定了,那么怎样才能解决这个问题呢?答案就是通过多点电喷技术,其实非常简单,参考下图。
多点电喷就是在接近气缸进气门的水平线上安装喷油嘴,喷嘴到气门的距离相同,空气混合燃油的雾化效果会接近一致;所以多点电喷是单点电喷的升级版,不过这种朋友系统也是有缺点的,那就是进气歧管实在时太窄了。
如果喷油系统的压力过高的话,通过喷油嘴喷射出的“油柱”就会很长,势必要喷射到歧管的管壁上;很显然不能这样设计,否则混合油气的比例会差更多。所以多点电喷只能以很低的压力喷油,标准在2.5、3.0、3.5bar的范围,而低压喷油会让喷射出的油珠偏大;燃油在内燃机的第二冲程(压缩冲程)中要通过被压缩升温的空气蒸发,随后在做功冲程中才能被快速燃烧,油珠粒径大则蒸发效果差,燃烧的速度(充分性)也会变差,直观的参数是扭矩会变低,这就是多点电喷的缺点。
什么是缸内直喷?缸内直喷的概念是「气缸内部高压多点电喷」!
缸内直喷仍旧是多点电喷技术,这是绝对没有争议的——所以不要以为缸内直喷就有过高的故障率或其他什么问题,那都是臆测,这种直喷技术说来也很简单;其实就是把喷油嘴从进气歧管接近进气门的位置移动到气缸里面,也就是“从门外”移动到“门内”,类型分为两种。
- 侧置(斜插)喷油嘴
- 悬吊(垂直)喷油嘴
用文字描述不好理解,直接看图吧。
这就是缸内直喷的概念,相比多点电喷究竟有啥区别呢?核心的差异就是「压力」,进气歧管的直径很小、喷油空间很小;但是缸内直喷的喷油空间很大,第一冲程是发动机活塞由上至下运行,类似于通过拉手柄的方式抽空气,在吸气的同时喷油嘴会开始喷油。
活塞下行的过程在逐渐增大气缸燃烧室的空间,空间足够大就能够以高压喷油,喷油压力即便很高也不用担心会飞溅到缸壁或活塞上;而且即便有少量的飞溅,但是在第二压缩冲程中也能够以足够高的温度使其蒸发,因为混合油气的主体部分还是会高效率蒸发的,这种模式是在进气歧管喷油的多点电喷发动机做不到的,那么缸内直喷的压力究竟能有多高呢?这个数据可能会让很多没有深入了解汽车知识的司机感觉到诧异。
这是一张柴油发动机的高压共轨系统,柴油机使用的就是高压直喷,喷油压力可以高达【2000bar】左右——相比多点电喷可以提升666倍左右!不过汽油机的直喷压力会低一些,然而标准也能够达到350bar,是多点电喷技术的113倍左右哦。
喷油压力高了这么多,燃油的雾化程度当然会很理想;就以350bar的压力为标准,2.0T的汽油机通过特殊的喷油控制技术,可以实现的是油珠粒径低于10微米。如果说直喷可以把喷射的油珠变成水滴那么小的话,多点电喷喷射出的油珠就像篮球一样大,直径差这么多的油珠哪个蒸发的速度快呢?很显然是直喷技术的优势很突出,蒸发程度高则燃烧速度快,在都不能达到热车充分燃烧的前提下,直喷机的燃烧充分性更高、能提升扭矩和减少排放。
综上所述,内燃机用直喷技术一定会领先于老式多点电喷,不论从动力角度还是清洁角度分析都不例外;但只依靠直喷技术还不行,必须通过涡轮增压器压缩空气,提高进入发动机内部的空气的氧浓度才更有意义。因为燃油与氧浓度越高的空气反应,其燃烧的充分性就会更高,消耗等量的燃油转化出的动力、减少的排放就会更多。
所以商用车型用的柴机一定是涡轮增压加高压直喷,高性能汽车也一定是涡轮增压加缸内直喷的汽油机;至于耐用性无需赘述,年均行驶里程动辄十几万甚至更多公里的卡车都用的住,何况那些用到自然报废也不见得能开十万公里的家用汽车了,还疑惑直喷技术和多点电喷、涡轮增压与自然吸气哪种更先进吗?
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缸内直喷还是多点电喷好?
缸内直喷
缸内直喷技术,是一种新型的也是现在比较先进的燃油喷射技术。是用高压力直接将燃油喷射到气缸的燃烧室里面。不同于原来的将喷油嘴放在进气门前面,这样到达进气门的不再是油气混合而是纯净的空气。 这样使得缸内直喷的发动机可以根据进气门开启的时间,来知道进入汽缸燃烧的空气量的多少,才按照当时的车辆工作需要来喷出相应的燃油量。
优点:
1、油耗量低,升功率大,压缩比高达12,与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%。
2、直喷发动机高压燃油喷入燃烧室,是以细小的雾状进入的,当它蒸发时吸收热量,可冷却气缸,从而减少排放。
缺点:
1、零组件复杂,而且价格通常要贵。
2、技术要求比较高,缸内直喷发动机的技术难点就是“分层燃烧”的实现。
单点电喷
我们知道,发动机是由多个气缸组成,先后有序地共同工作着的。所以一开始人们想到,在入口的地方(进气总管)喷油,每个气缸自己分配就行了。其结构更加简单,不过受到结构、工作状态的影响,大家分到的量不一样。渐渐地它也退出了市场舞台。
优点:结构简单,成本较低。
缺点:空燃比控制不如多点喷射发动机精确,排放标准较差。
多点电喷
汽车发动机的电喷装置一般是由喷油油路、传感器组和电子控制单元三大部分组成的。如果喷射器安装在原来化油器位置上,即整个发动机只有一个汽油喷射点,这就是单点电喷;如果喷射器安装在每个气缸的进气管上,即汽油的喷射是由多个地方(至少每个气缸都有一个喷射点)喷人气缸的,这就是多点电喷。
优点:
1、结构简单,对喷油器要求不高,维修保养和可靠性方面表现较好。
2、对油品要求不高。
缺点:
1、虽然改善了单点电喷混合气分配不均匀的问题,但是在燃油雾化和油气混合方面依然没有做到更加完美。
2、结构比较复杂,所以成本高。
技术对比:
多点电喷技术更加成熟,价格便宜,燃烧效率高,同时维护保养比较方便、便宜。可采用顺序喷射,因此空燃比的控制更精确,所以排放较好,但是省油程度上不如缸内直喷技术。缸内直喷技术更加先进,在燃油效率、省油程度、排放方面都比多点电喷要更好。
直喷和电喷谁更容易积碳?
喷油系统的位置不同,也就导致了积碳形成的位置有所不同,我们都知道汽油本身就是很好的有机溶剂,对积碳有一定的清洗能力,所以一般直喷发动机的积碳主要集中在进气门的背面,因为汽油喷不到,而电喷发动机的缸内积碳比较顽固。
都是缸内直喷,但国内相比国外,发动机产生的积碳似乎要多出很多倍。其实,这和国内实际的道路交通环境有着相互联系。经常的拥堵和低速儒行跟车,让缸内直喷发动机中的燃油混合气温度明显上升,理论上会降低燃烧效率。之所以国外的缸内直喷发动机积碳较少,也要归功于大部分时间,车辆以正常速度行驶,缸内直喷发动机的燃烧效率要更高,自然产生积碳的概率就会降低。
直喷真的很省油吗?
举个例子,前面提到了,直喷发动机需要配合很多其他技术实现效率最大化,但比如引进国内的很多直喷发动机阉割了分层燃烧技术,那它的表现肯定就不如宣传的那么好了。因为油耗的问题和太多因素相关,变速箱匹配、车重、驾驶习惯、路况等等都会有更大的影响,直喷技术只代表了工程师在燃油喷射形式方面的努力,所以我们不能简单粗暴的说,直喷就一定能省很多油。
总的来说,家庭用车就选多点电喷,多点电喷更加可靠,维修保养的费用低,油耗不见得非常高。缸内直喷理论上有很多优点,但是用起来并非那么好,动力表现并非完美,油耗表现也不至于非常优秀。当然啦,缸内直喷是趋势,优点是无法替代的。多点电喷也有瓶颈,也许终将会被取代。
混合喷射,未来的选择?
面对越来越严苛的排放法规,缸内直喷发动机有些难以招架了。于是研发人员又想起了歧管喷射,并把其加入到了直喷发动机之中,形成了一套混合喷射系统。
低负荷工况时,歧管喷油嘴在气缸进气行程时喷油,混合气进入气缸,再配合压缩行程时气缸内喷油嘴喷油,从而实现分层燃烧;高负荷工况时,只在压缩行程进行缸内直喷。这样一来,不仅可以提高发动机的工作效率,还避免了上面提到的在低负荷工况下因氧气过量导致的排放问题。实际上,混合喷射也不是什么新技术了,早在十年前,丰田就已经在2GR-FSE发动机上配备了D4-S混合喷射技术。大家熟悉的丰田86、斯巴鲁BRZ、本田NSX上也用到了这项技术。在未来,随着排放法规的日益严格,相信混合喷射技术还会在越来越多的车型上得到应用。
缸内直喷还是多点电喷好?
汽车发动机的喷射方式是不断进步的,化油器喷射、单点电喷、多点电瓶、缸内直喷、混合喷射....每一代的进化,都是为了改进以前的问题,但是相应的也会带来一些新问题。没有完美的技术,只有不断完善的技术!
在电喷被发明以前,燃油混合通过化油器来进行,简单的说,化油器通过油针和量孔把液态汽油雾化,在汽缸负压时,燃油被吸出然后和节气门进气混合,进入进气歧管,最后进入汽缸燃烧,化油器雾化距离汽缸最远,由于属于机械控制,因此,没办法实现精确的动态调整混合气浓度,这对于气压多变、温度多变的驾驶环境来说很不方便。而且由于不具备自适应浓度调节,导致其油耗相对偏高。
为了改变化油器喷油的缺点,于是人们发明了电子喷射,简称为电喷,实际上就是把喷油嘴放在节气门后面、进气歧管根部,使用空气流量传感器检测进气量,并根据进气量计算喷油量,这样就实现了动态调整喷油量、改变喷油浓度的作用。可以说,化油器喷射和电瓶是划时代的进步。由纯粹的机械装置雾化改变成为微电子电脑控制喷射。这就是“单点电喷”。
单点电喷的喷油嘴在一个发动机内只有一个,由于发动机进气歧管的长度、位置的差别,单点电喷喷油以后,被吸入汽缸内的混合气存在误差,这就导致每个汽缸燃烧工况有区别,于是,人们根据单点电喷的原理,又发明了多点电喷,也就是把单点电喷的喷油嘴变成多个,分别放在每个汽缸进气口前面,然后再根据进气量,分别计算喷油量,这样就是实现了精确控制。此外,由于多点电喷可以精确控制点火时间,根据汽车的正时时间来喷油,这样就可以进一步改善空燃比、降低排放,提升油耗。虽然在汽缸进气口前喷射,实际上还是受到进气环境的影响,为了实现更加精细、精确的喷油控制,换句话说就是为了更省油,于是人们又发明了缸内直喷。
所谓的缸内直喷,就是把喷油嘴放在汽缸内,直接在汽缸内混合,这样做的优点是排除了进气歧管的影响,可以实现十分精细的喷油动作,缸内直喷带来的进步是显而易见的,可以更省油,而且还是实现稀薄燃烧和分层燃烧的前提。不过,由于其喷油嘴在汽缸内,因此,散热和清洁就成了问题,特别是对于汽油的品质要求较高,对于低温短途行驶导致的喷油嘴积碳目前基本上无解。此外,由于缸内直喷缺乏进气歧管对进气门背面的冲刷,因此,很多缸内直喷车型会产生气门积碳,这也是比较严重的。此外,由于缸内直喷对于混合时间比较短,会产生局部混合气混合不均匀现象,导致氮氧化合物微粒过多,于是为了解决这个问题,人们又发明了“混合喷射“,采用多点电喷和缸内直喷共同进行。
发动机在低负荷时,位于进气歧管的喷油嘴子在进气时喷油,混合气被吸入汽缸,在汽缸压缩行程时缸内喷油嘴喷油,实现分层燃烧;而在发动机高负荷时,进气歧管喷油嘴关闭,只在缸内进行直喷,此外,进气歧管喷油产生的混合气还会对气门积碳产生冲刷作用。因此,在目前看来是一种比较先进的技术。
总得来说,从技术发展的角度来看,缸内直喷比多点电喷更先进,但是缸内直喷也有其固有的缺点,无论如何,时代在发展技术在完善,作为消费者,我们只能期待.....
缸内直喷还是多点电喷好?
多点电喷:这是单点电喷的进化版,直接把喷油器装在进气歧管,让每一个气缸都能获得均匀的混合气。
缸内直喷:使用高压油泵直接把汽油喷到气缸内,可以更加精确控制喷油的时间和量。
优点
多点电喷的优点显而易见,这种结构简单的喷油结构对喷油器要求不高。所以在维修保养和可靠性方面都有不错的表现。另外,多点电喷对油品要求不高。
缸内直喷的优点也很多,最明显就是能精确控制喷油时间和喷油量。事实上,缸内直喷的最终目标是实现分层燃烧和稀薄燃烧。另外,力求燃油得到更好的雾化,也是为了燃烧充分,改善排放。而且,直接喷油到气缸内,能为气缸降温,减少排放。
缺点
有优点就会有缺点,而且理论和实际会有不同。虽然缸内直喷是为了解决多点电喷存在的缺点而出现的,但是同样也会有因为机械结构而出现的问题。
多点电喷的缺点,虽然改善了单点电喷混合气分配不均匀的问题,但是在燃油雾化和油气混合方面依然没有做到更加完美。
缸内直喷虽然在理论上解决了多点电喷的烦恼,但是依然存在新问题。
总结:多点电喷更加可靠,维修保养的费用低,油耗不见得非常高。缸内直喷理论上有很多优点,但是用起来并非那么好,动力表现并非完美,油耗表现也不尽人意。但缸内直喷是趋势,优点是无法替代的。 目前多点电喷会有很多人选择。
缸内直喷还是多点电喷好?
多点电喷是把雾化的汽油喷到进气歧管内然后靠汽缸做工开启气门吸入燃烧室,缸内直喷就是直接把雾化的汽油喷入燃烧室,理论上直喷能更精准的控制混合气的浓度和均匀程度,燃烧也更加充分。
但在日常驾驶的感觉并不会特别明显,有些人说直喷的响应速度快一些,但我觉得这多半也是心里的感觉而已。因为发动机的动力还取决于很多因素,比如压缩比,是否带有增压器,电脑的调校。
不过在咱们国家油品质量参差不齐的前提下,缸内直喷这种更先进的燃烧技术有可能会水土不服,增加车主后期维护保养的成本,因为缸内直喷对油品的要求要比多点电喷高,劣质的汽油更容易导致积炭,喷油嘴的喷射压力也要比多点电喷高很多,所以别出故障还好,一旦出现故障维修起来哭的心都有了,那会儿想想提升那点动力,制造那微不足道的环保贡献还有啥意义呢?
所以,在中国先进的东西有时候未必是最好的。丰田普拉多和陆巡一直能在西藏比路虎、宝马、奔驰占有绝对的数量优势恰恰是因为它的发动机不是很先进的多点电喷,吃点脏油也问题不大,但自从普拉多也升级到直喷发动机,明显感觉这车潜在用户骂街的多了很多。
所以缸内直喷是先进,但好不好还是看具体使用情况吧,尤其是到处跑的。
缸内直喷还是多点电喷好?
缸内直喷还是多点电喷好?
最怕这类上来就问好坏的问题,有些技术层面的问题是没办法用好、坏进行区分的,只能在应用角度上去区分适用性,很多技术是不能单独拿出来评价好坏的,而更多的时候某项技术往往起到了承上启下的作用!众所周知未来的内燃机的发展思路为轻量化、小型化、增压直喷化,在未来本身就是一个涡轮的时代,应该说涡轮时代现在就已经到来!而直喷+涡轮才是最完美的组合方式,也能承受住越做越高的压缩比!但有一点还是要说明,歧管喷射也并不会从此淘汰,而以后更多的是二者协同的工作方式,直喷负责高负荷、而歧管喷更多的是改善机体低负荷时的排放水平!至于直喷、电喷怎么个构造鄙人就不再说一遍了(其他的几位哥哥已经说的很详细了)!直喷究竟比歧管喷(电喷)好在哪?确切的说直喷发动机可以更好的抑制爆震,未来的压缩比越做越高基本是定局,而只有直喷才能更好的迎合这更高的压缩比,而更高的压缩比又代表了更好的燃油经济性,所以鄙人之前说不要单独评价一项技术的好与坏、是与非,因为它只是在承上启下!歧管喷射(电喷)将燃油喷射在进气歧管内与空气进行混合,然后被推入燃烧室,混合气体一同被压缩,要知道气体进行压缩是会释放热的,而汽油、空气同时被压缩、同时放热,使得很容易产生高温导致提前燃烧,也就产生了爆震!而直喷则不同,压缩空气在前,压缩冲程的尾声才会喷油,这样一来汽油可以有效的吸收之前压缩空气产生的热量,平衡了点火前缸内的温度,至少保证了汽油不会被压燃,也就抑制了爆震!要知道现在朋友们的一些压缩比接近12的自吸车以及部分涡轮增压车还可以烧92号汽油全靠了这个直喷,要弄个压缩比达到12的电喷车爆震根本控制不住,劈啦啪啦各种炸!所以缸内直喷是提高压缩比战线上的最重要一环,而不断的提高压缩比又是提高燃效的最重要一环,所以直喷无论好与坏,都必须大面积的普及下去,它的承接意义甚至已经高于了自身存在的意义,因为在歧管喷射时代压缩比12已经是极限了,已经劈啦啪啦炸的令人无法忍受了,所以要提高压缩比,就必须用直喷(或者用98、100号的汽油也能抑制,但不是贵嘛😄)!直喷拥有比歧管喷射动力更强、热效率更高的优势,但这优势更多的作用于发动机的中、高转速区间,而在1000多转的转速区间里直喷的工况极差,充气效率低、燃油浓度高,尤其是在进行冷启动的时候,工况差的简直离谱,很多北方冬季开直喷车的朋友都会发现冷起时会冒黑烟吧?会发现大部分直喷车排气尾喉都是黑的吧?这就是直喷所导致的,直喷发动机由于混合气体形成的时间太短,燃油还不经过压缩,所以低转速情况下的燃烧并不好!所以这个时候又再次引入了“歧管喷射”的概念,设计出了“双喷射”!道理很容易理解,利用歧管喷射的良好的油、气混合比,来缓解直喷机头低转速时燃烧差的劣势,这样一来直喷只负责发动机中、高转速下的喷油工作,而歧管喷射则用来应对低转速工况!所以电喷+直喷才算真正的行成了闭环,没有了明显的短板!双喷射发动机很完美,很难从技术角度去挑它的缺点,不过它的成本比较高!双喷射发动机需要高、低压两套燃油系统,同时还得对两套系统进行标定,还必须得控制好两套喷油系统各自的喷油比例,让它们混到一起干活,而不是各干各的,总之成本不容易控制!写到这各位该明白电喷、直喷哪个更好了吧?总的来说直喷就是ADC、CARRY(C位收割),属于核心、主攻,而电喷未来也会用到,只不过作为辅助来存在!
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