从化油器到缸内直喷技术

豹子6470e · 发表于 2015-7-9 09:30

汽车发动机要想工作，需要将汽油和空气混合后燃烧做功，这个问题看似简单，但如何把有效把燃油与空气混合一直是工程师们费尽心思琢磨的问题，据说原始汽车的供油系统和酒精灯的原理差不多，是不是很不可思议？
　顺便说一句，现代汽车所谓的“油门”其实跟汽油并没有什么太大的关系，油门踏板连接的是节气门，也就是说我们所能控制的是发动机的进气量，根据进气量的大小再决定喷油量。那么如何决定喷油量呢？我们常见的一般是以下几种：

豹子6470e · 发表于 2015-7-9 09:31

当今市面上采用化油器装置的汽车已经很少了，但它却主宰了很长一段时间，化油器的原理说起来也挺简单的，就是一根管子，无需任何电子控制，这根管子的位置，就像图中所示的那样，插在进气管臂上，一侧是储存燃油的小容器，另一侧通向进气管，通过纯物理原理，小管内的燃油能自动吸到进气管里。『化油器原理示意图』

恐怕没有谁不知道这样的原理：将两个纸条放在嘴边然后吹气，纸条并不会向两边飘开而是聚合在一起，会产生这样的现象是因为流速快的气体会产生低压，而周围流速慢的气体压力较大，于是将纸条被推到一起。汽车发动机的化油器就是采用了相同的原理。由于进气管内空气的高速流过导致气压下降，从而将管内的燃油吸出来。空气流速越快，气压就越低，吸出的燃油就越多，可以说这是一种纯粹依靠物理原理的简单而可靠的装置，而且成本较低。
　　但是从现代眼光来看，这个装置存在很多问题。化油器通常装在节气门的前面，燃油被吸出来后要经过节气门和进气歧管，这其中难免会有一部分燃油沾在节气门和歧管壁上，非常不利于对燃油的精确控制。而且纯粹的物理原理对于空气温度等条件的要求较高，气温较低时严重影响燃油和空气的混合，以前的汽车在冬季启动时需要长时间热车其中就有这个原因。

豹子6470e · 发表于 2015-7-9 09:32

由于化油器不能满足人们对于经济性和环保方面的要求，人们开发了机械式燃油喷射装置。汽油发动机的机械式燃油喷射系统依靠发动机曲轴的动力驱动油泵工作，燃油达到一定压力后由喷油嘴喷出。『喷油嘴喷油瞬间』
机械式燃油喷射装置相比化油器来说对于燃油控制的精确性有一定提升，但还是有些不尽人意的地方。早期机械式燃油喷射装置只是简单的替代了化油器，位置依然是装在节气门之前，油气混合气依然要经过较长的路程才能到达气缸，这就是所谓的单点式燃油喷射。

豹子6470e · 发表于 2015-7-9 09:32

随着科学技术的发展，电子燃油喷射装置出现了，它的工作原理是通过装在进气管中的空气压力传感器或空气流速传感器计算气缸的进气量，所得数据传送至发动机电子控制单元（ECU），再由ECU计算后控制电磁阀喷射适量的燃油。『多点燃油喷射』
另外一大革新是采用了多点燃油喷射，燃油不再是喷到进气管内再输送到各个进气歧管，而是在每个气缸的进气歧管末端各设置一个燃油喷嘴，这样一来油气混合气所经过的路程大大缩短，提升燃油喷射的精确度和效率。特别是电子节气门的出现使得ECU可以对发动机动力输出进行更全面的控制，进一步提升了燃油经济性

豹子6470e · 发表于 2015-7-9 09:33

在对能源和环保要求日趋严格的今天，即使是多点燃油喷射这样的技术也不能满足人们的要求了，于是更为精确的燃油喷射技术诞生，那就是缸内直喷技术。缸内直喷技术简单来说就是把原本普通电喷系统的喷油嘴装在了每个气缸的内部，油气混合效率提升到了更高的水平。
另外，缸内直喷系统的出现使得“分层燃烧”技术成为可能。以往的多点电喷发动机吸入气缸内的油气混合气大致是均匀混合的，而分层燃烧技术依靠气缸顶部特殊设计的凹陷，在压缩过程中使得火花塞附近聚集较浓的油气混合气，而周边区域的油气浓度相对稀薄，这样一来就节约了一部分燃油，提升了效率，正所谓“好钢用在刀刃上”。