汽车电喷省油还是直喷省油?

「相同排量·扭矩决定油耗」直喷技术可提升扭矩

问题:

  • 什么是电喷,多点和缸内直喷有什么不同?

这是个非常简单的问题,但是哪种喷油方式更省油,这就是个比较复杂的问题了;暂且撇开喷油方式的差异不谈,想要节油首先要掌握「扭矩·转速」和功率(马力)的关系,理想的节油方式应当提升发动机的扭矩,并且同步降低运行转速!

基础知识

两组公式:

  1. 扭矩×转速÷9549=功率
  2. 功率×1.36=马力

功率的概念可理解为发动机每分钟输出能量(做功)的总和,也就是单位时间内驱动车辆行驶的“动能数值”;也许功率的概念不太好理解,但转化为公制马力后就简单的多了。

功率乘以倍率等于马力,公制马力(PS)的标准为「1PS=75kg/1m·1s」的驱动力;说白了就一匹马力似可以驱动75公斤的物体以一米一秒的速度运动。在物体质量不变的前提下,是不是马力越大则行驶速度越快呢?答案就是这样了,而汽车在整备质量和传动效率等因素相同的前提下,以相同车速行驶的马力需求是相同,所以如何省油的提升大马力就是解析问题的基础。

「转速」是需要理解的重要知识点,转速的概念指发动机的曲轴每分钟旋转的次数;比如某台燃油汽车以3000rpm的转速行驶,曲轴就会带动飞轮每分钟转3000次。但是并不是说内燃式发动机60秒就会做功三千次,汽摩装备的四冲程发动机为曲轴转两次做功一次。

所以(3000÷2)才是“做功的频率”(功率),不过还要处以常数-9549得出的才是真正的功率——每次做功都要消耗燃油,做功频率低是不是就能更省又了啊。但功率马力至少要在满足正常驾驶的前提下,才适合以低转速降低油耗;那么提升马力的方式也就很简单了,因为不考虑常数和倍率的计算,转速和扭矩是相乘的关系,扭矩足够大就能实现低转速大马力。

「扭矩」的概念可理解为做功,是每次燃烧燃油后,通过活塞连杆曲轴的结构结构转化出的转矩(动力);单次做功的扭矩足够大,不用频繁做功也可以让车速很快,其实很好理解,比如骑自行车。

  • 用力蹬-单次滑行距离长
  • 轻松蹬-单次滑行距离短

蹬踏板就等于内燃机曲轴转动一次输出的转矩,所以只要转矩(扭矩)足够大,低频率做功也就可以有合理的车速了。

多点电喷·扭矩标准

所谓的电喷实际指「电控·压力喷油」的概念,不论多点电喷还是缸内直喷都属于电喷系统,只是喷油嘴布局的位置不同而已。

1:多点电喷是区分单点电喷的定义,单点是在进气总管道节气门的位置布置喷油嘴;喷油后依靠进气压力混合燃油,之后通过进气歧管送入各个气缸燃烧。这种设计是有绝对缺点的,因为普通直列四缸内燃机的四条进气歧管长度完全不同;在总管道混合后以不同的时间送入不同的气缸,油气混合的程度就会不一致,造成的结果是四缸交替做功转化的扭矩大小不一致。(燃烧充分程度存在差异)

2:多点电喷不再将喷油嘴布局在总管道位置,而是进气歧管找一条水平线,保证四个气缸进气歧管安装喷油嘴到燃烧室的垂直距离相同;这样就能够理应气流有效混合油气,让油气达到基本相当的蒸发性能和燃烧效率,说白了就是燃烧都能相对充分,转化出的扭矩基本相同。

所以多点电喷相比单点设计是绝对的技术升级,沿用至今也还有大量的汽车都在使用;不过这种技术现阶段只用于≤8万内的入门级车辆上,只有部分技术非常落后的合资汽车还在为10万以上的车辆装备这种机器,为什么这么说呢?

绝对缺点:进气歧管的管路直径非常小,那么喷油嘴的喷油压力就不能很大;因为过高的压力喷油会造成油柱飞溅距离太大,燃油是有可能直接飞溅到管壁上的。所以多点电喷大部分是以下三个标注,实际都很低。

  • 2.5bar
  • 3.0bar
  • 3.5bar

这种压力喷出的燃油很难控制「油珠粒径」,说白了就是似雾化喷出的燃油油珠太大;四冲程发动机的压缩冲程是通过活塞压缩空气,空气分子碰撞产生高温而蒸发燃油。油珠大则蒸发速度慢,于是在第三冲程(做功)时的燃烧转化速度也会比较慢;但是做功的时间是非常短的,所以这些混合油气就在没有充分燃烧的前提下,被当做废气排放了。

内燃机做功的本质是燃烧,燃烧的本质是燃油的氧化还原反应;在反应过程中分子的运动产生的热能转化后就是扭矩,所以相同排量的发动机如使用多点电喷则扭矩普遍偏弱,能弱到什么程度下一节说明。

这里需要说明的是直喷技术同样做不到100%充分燃烧,但程度要理想的多;内燃机需要提升的主要燃烧的充分程度,不过也物理特性决定了难以达到高水平。

缸内直喷·概念

所谓的缸内直喷指喷油嘴布局在气缸的燃烧室内,多点电喷·喷油是在进气歧管,歧管连接的是燃烧室;那么与其把喷油嘴放在空间狭小的歧管上,为什么不移动到空间大很多的燃烧室呢?

内燃机的第一冲程是「进气喷油」,此时活塞在气缸里是往下运行,燃烧室的空间是会非常大的。在大空间里当然就可以高压力喷油,高压喷油能让油珠粒径大幅缩小,油气混合效果更理想则蒸发和燃烧速度都会快很多——等量燃油在固定时间内转化出的能量数值就会更大,扭矩显然会更强。

喷油压力标准:

  • 汽油机≤350bar
  • 柴油机≤2000bar

是不是很夸张的数据呢?普通汽油机的喷油压力也会是多点电喷的100倍,而柴油机可以达到多点电喷的接近600倍,扭矩的差距显然会非常大。

多点电喷的1.5T最大扭矩不过230N·m左右,但是缸内直喷可以达到300N·m;多点电喷的2.0T汽油机普遍≤320N·m,但是直喷汽油机可以达到≥400N·m。柴油发动机都是直喷技术,但喷油压力也有很大差异;技术落后一些的铃系柴油机3.0T峰值才290N·m,国产目前最强的π2.0T双涡轮机可以达到480N·m,这就是喷油压力的重要性。

总结:想要让汽车足够节油,最理想的发动机选项,就是使用装备「高压直喷系统」;多点电喷技术已经落后,但因制造成本低所以还用于价格低廉一些的汽车上。

至于都使用直喷技术的车辆,扭矩越大基本就会是越理想的选项了,除非有质量的通病则另当别论;而且大扭矩可以通过低转速节油,但在不需要节油的场景中,高转速大扭矩也会有更大的马力,优秀的2.0T直喷机可以有200kw的功率,多点电喷机超过150kw的都很少了——50kw等于68PS,也就是最高5.1吨的驱动力差值,差距是不是非常大呢?

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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汽车电喷省油还是直喷省油?

现在汽车都是电喷车,实际上就是电子控制燃油喷射,而电喷车又分为进气歧管喷射和缸内直喷,实际上就是在气缸内喷射和气缸外喷射,还有一种叫混合喷射也就是说缸内缸外混合喷射。

现在的汽车没有油门控制,实际上只是加速踏板,控制的是节气门的开度,也就是进气量的多少。然后根据进气量,行车电脑会计算出需要喷射的燃油数量,如果是进气歧管喷射,那么。位于进气歧管那的喷油嘴会喷出相应的燃油。如果是缸内直喷喷射那么位于汽缸内部的喷油嘴会喷出相应数量的燃油,无论在哪里喷射,都需要保证。14.7:1的空燃比,这是维持发动机正常运转的必备条件。当然,如果燃烧室进行稀薄燃烧,其空燃比甚至最大可以达到18。

从技术先进的角度,缸内直喷是为了改进进气歧管喷射产生的一些问题才研发的。进气歧管喷射在发动机冷车启动的时候。由于进气歧管温度过低,会有很多燃油凝结在进气歧管的表面,就会造成燃油的浪费这样就会影响正确的空燃比,而缸内直喷,就没有这个问题,进气歧管内部全是空气,空气进入燃烧室以后,喷油嘴喷出精确匹配的燃油,火花塞点燃,整个过程都是在气缸内进行,这样从精确匹配的角度。缸内直喷的燃油喷射精确度要比进气歧管喷射好一些,理论上来说,缸内直喷。要比进气歧管喷射省油一些。另外,缸内直喷,同时也可以实现分层燃烧和稀薄燃烧。

但是缸内直喷也带来了更多的问题,喷油嘴积碳是一个不可回避的问题,而且基本上除了拆除清洗没有任何办法。缸内直喷对燃油品质要求比较高,使用劣质的燃油会加速喷油嘴的堵塞,由于缺乏汽油冲刷气门背部,导致一些积碳很难清除。为了解决这些问题,发动机厂商又研制出混合喷射。也就是采取进气歧管那喷射和缸内直喷的两种方法。同时进行供油,在低负荷时使用进气歧管喷射,在高负荷时使用缸内直喷喷油。

汽车电喷省油还是直喷省油?

要弄清楚这个问题必须要知道直喷发动机与电喷发动机工作原理的异同。电子控制燃油的喷射是电喷发动机的全称。主要由传感器与电脑控制发动机的喷油量。电喷发动机的工作原理可以说是将燃油喷入气缸对应的进气歧管,再与空气混合后燃烧。我们可以理解这种工作方式为进气歧管喷射。现在市面上买到的大部分发动机都是采用电喷的技术。

直喷技术可以说是直喷发动机方式工作的一种,直喷亦可以成为缸内直喷,即直接将燃油喷射入气缸之内,与空气混合燃烧,本田飞度用的即是缸内直喷(直喷)技术。直喷发动机的技术相对于电喷发动机技术来说要新,直喷发动机的优势为能够精准地控制喷油量,有利于汽油的雾化与混合。因此,直喷发动机燃油燃烧的效率更高,亦有着更好的动力。从理论上来说,直喷发动机与电喷发动机相比,动力会更好,并且油耗更低。

虽然从理论上来说直喷发动机与电喷发动机相比油耗更占优势,但是直喷发动机有一个缺点,即为容易产生积碳,而一旦产生积碳后,会更难去除。因此会造成进气效率下降,并且动力下降。因此,在实际层面来说,可能得出相反的结论。

车的油耗与很多因素有关,直喷发动机与电喷发动机只是很多种因素的其中一个,就发动机技术而言,在长期使用中油耗不会有太明显的区别。养成良好的驾驶习惯才是决定油耗的最重要因素。

汽车电喷省油还是直喷省油?

多点电喷技术比较成熟,保养、维护费用都比较理想。而缸内直喷技术是比较新的技术,与电喷相比,直喷更加的简单粗暴。非要比较电喷与直喷的优劣,目前来看是五五开,但直喷更像是未来的一种趋势。而拿两者的油耗去做比较,那缸内直喷无疑更加省油。。如上图所示,歧管喷射实为“电喷”,喷油嘴将燃油喷在“进气歧管”内,进而与空气进行充分的混合,之后进入汽缸内进行燃烧,但由于电喷机头的油气在“进气歧管”内进行混合,在混合后进入“燃烧室”的过程中必然要产生一些损耗,所以“电喷机头”的油耗往往比“直喷”偏高一些。但由于燃油喷射在“进气歧管”内部与“进气门”的背面,所以“电喷机头”的这两个部位并不容易产生积碳,因为“汽油”本身就具备很强的清洗能力(用上清洗剂效果更好),进气歧管与进气门背面的积碳会被汽油冲刷掉。而“缸内直喷”则完全不同,它的喷油嘴直接设计在汽缸内部,进行油气混合的步骤不会像电喷机那样产生损耗,所以“直喷”发动机在理论上就有着省油的基础。而实际上直喷机头用极高的压力直接将燃油喷射到气缸的燃烧室里面进行燃烧,与电喷不同的是直喷的喷油嘴并不在进气门的背面,这样一来进气门喷射出来的并不再是混合油气,而是纯净的空气,致使直喷机头可以完全的根据进气量而进行喷油量的计算,使得“直喷机”的喷油量更加精准,损耗更少,所以直喷机头比电喷更加省油。但是由于直喷机的喷油嘴在汽缸内部,而“进气歧管与进气门背面”的部位是根本得不到汽油的冲刷的,所以直喷机头的“进气歧管与进气门背面”的积碳很容易产生,即使用清洁剂也清除不了,因为燃油喷不到。如下图所示,左侧为直喷机头的进气门背面,而右侧是电喷机头的进气门背面,二者差异十分明显。综上所述,电喷、直喷各有优劣,直喷机头的压缩比往往更高,燃油燃烧的也更加充分,动力尤其在扭矩方面表现的也更好,当然比电喷更省油些,但是直喷的积碳问题难以解决,有心者可以关注下“飞度”的积碳问题。而电喷机头就省心了许多,技术成熟,不挑油,保养维护也容易,对积碳的抑制也很好,但是热效率并没有“直喷”好,当然也就比“直喷”更费油。

汽车电喷省油还是直喷省油?

电喷指的是发动机的供油方式,全称叫做电控燃油喷射,这种发动机的油门踏板只需要操纵节气门的开度,喷油量完全由电脑根据进气量参数来决定。虽然它和直喷只差了一个字,但电喷并不是用来取代直喷的,而是针对化油器的一种新技术。

化油器是纯机械的汽油喷射装置,汽油泵将燃油传输到化油器,燃油经过量孔加速泵被压出来,然后被雾化,再和经过化油器的空气混合成可燃气体,最后被吸入汽缸。

所以电喷最原始目的是获得更加精确的燃油喷射,它会使汽油燃烧得更充分。而且发动机的起动性能和加速性能也都得到改善,特别是有害气体的排放量得到了有效抑制。

传统的电喷由于是将燃油喷入各气缸的进气岐管,与空气混合后再进入燃烧室燃烧,所以它又被称为歧管喷射。另外,现在的汽车基本都是电喷的。

事实上直喷也是电喷的一种,全称叫做直接燃油喷射,只不过它是直接将燃油喷入气缸内,与空气混合燃烧。将混合地从进气歧管转移到发动机燃烧室,这样的好处是能进一步提高燃烧效率。

现在的直喷发动机已经非常普遍,价格被不断下探,单纯的单点电喷其实没有什么竞争力了,所以要对比省油,电喷和直喷其实没有太大的可比性。特别是单点电喷(在进气总管【入口】的地方喷油,每个气缸自行分配),优点是结构简单,成本较低,不过空燃比控制不精确,排放差。没有啥技术优势的单点电喷也逐渐退出了历史舞台。

所以如果真要对比,我想我们应该再讨论下多点电喷和缸内直喷才对。

简单说多点电喷是指喷射器安装在每个气缸的进气管上,至少每个气缸都有一个喷射点。由于可以采用顺序喷射,因此对空燃比的控制更加精确,所以排放水平会更好。不过就省油来说,它仍然是在进气歧管上进行喷油,仍然没有缸内直喷直接。另外,缸内直喷发动机的混合气浓度比多点电喷发动机的要低,更高空燃比下的稀薄燃烧在做同样多的功下,自然能获得更低的油耗。

汽车电喷省油还是直喷省油?

其实现在汽车都是属于电喷,俗称电子燃油喷射系统

而电喷中的区别在于缸内直喷还是进气歧管喷射方式的区别

如果说是缸内直喷,还是进气歧管喷射燃油哪个更省油的话,毫无疑问肯定是缸内直喷更省油了

缸内直喷就像上图一样,我们的喷油嘴是直接将汽油喷射到我们需要燃烧的气缸内

而缸内直喷的好处呢,下面给大家罗列一下

喷射更精确:由于我们的汽油是直接通过高压喷油嘴将燃油喷射到发动机内部的,所以这对我们燃油喷入发动机的数量控制得非常精确

而且缸内直喷的喷油嘴,油轨压力都非常高,在喷入气缸内的时候,燃油的雾化效果非常好,能够达到更好的燃烧效果

其实现在进气歧管的燃油喷射方式运用的汽车也非常非常的多,技术也是相当成熟稳定的

对于缸内直喷的油货优势,其实也没有那么大,只是缸内直喷,对于我们发动机的技术提升有非常重要的优势,现在非常多的涡轮增压发动机,几乎都使用了高压燃油共轨系统,和缸内燃油喷射方式

在奥迪的轿车上,还加入了高压燃油分层喷射技术,能够更好的让发动机在功率上有大大的提升

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