閹割了分層燃燒，缸內(nèi)直噴還有啥優(yōu)勢(shì)
發(fā)布時(shí)間：2021-02-08 17:57:09 點(diǎn)擊次數(shù)：306
說(shuō)到缸內(nèi)直噴engine，首先想到的是大眾的金子動(dòng)力組合TSI+DSG。近年來(lái)，憑借這套金子動(dòng)力組合和成功的造型設(shè)計(jì)，大眾汽車(chē)已在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上名列前茅。
但是，每個(gè)人都只明白缸內(nèi)直噴，但不知曉大眾汽車(chē)的國(guó)產(chǎn)模型，該模型rated割了直接噴射分層燃燒的孿生兄弟。今天疆哥將帶您明白缸內(nèi)直接噴射之間的糾纏關(guān)系和分層燃燒。
1.什么是缸內(nèi)直噴
傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)一般而言使用多點(diǎn)電子噴射技術(shù)，這意味著噴油器安裝在進(jìn)氣歧管中，汽油在進(jìn)氣歧管中與空氣混合形成混合氣，然后才進(jìn)入汽缸展開(kāi)燃燒。已使用了十多年，并且經(jīng)過(guò)一代又一代的優(yōu)化和改進(jìn)。具有成本便宜，制造維護(hù)簡(jiǎn)便，性能平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。
顧名思義，缸內(nèi)直噴意味著將噴油器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上，并且在火花塞點(diǎn)火之前將汽油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中。在這種形式的燃料供應(yīng)中，汽油不需要首先在歧管中與空氣混合，然后直接進(jìn)入氣缸。它會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合并打算點(diǎn)火。因此，缸內(nèi)直噴對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有較高的技術(shù)要求。
1）需要高壓燃油導(dǎo)軌系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以保證燃油噴射壓力足夠高，可以在需要時(shí)在很短的時(shí)間內(nèi)將足夠量的汽油準(zhǔn)確地噴射到氣缸中。
2）需要一套繁復(fù)的多孔噴油器，以使汽油能夠在高壓下很快霧化以滿足點(diǎn)火條件。
3）活塞頂部燃燒室的形狀也須要經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)優(yōu)化，以便流入汽缸的汽油運(yùn)用燃燒室的特別形狀形成滾流并提高燃燒速率。
可以看出，缸內(nèi)直噴在設(shè)計(jì)，制造和電子控制方面的要求比多點(diǎn)efi更高。
2.缸內(nèi)直噴與分層燃燒之間的關(guān)系
在正常發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件下，氣缸中的汽油和空氣完全混合并均勻分布在氣缸中。這種燃燒方式是正常均質(zhì)燃燒，在正常均質(zhì)燃燒中，空氣與汽油的比率約為14.7，這就是我們所謂的標(biāo)準(zhǔn)空燃比。當(dāng)汽油稀時(shí)，實(shí)際上的空燃比大于標(biāo)準(zhǔn)空燃比，即空氣相對(duì)較多。當(dāng)汽油稀薄到一定程度時(shí)，混合物不能被點(diǎn)燃，這是著火的分界條件。
試想一下是不是有一項(xiàng)技術(shù)可以使火花塞附近的混合物變稠并在點(diǎn)火時(shí)滿足點(diǎn)火邊境條件，而遠(yuǎn)離火花塞的混合物則較稀疏而在點(diǎn)火期間則鄰近火花塞混合物首先燃燒，然后火焰蔓延到遠(yuǎn)離火花塞的燃燒室空間。這樣，盡管整個(gè)燃燒室中混合物的平均濃度遠(yuǎn)最低燃燒邊境條件，但混合物依然可以被點(diǎn)燃。這個(gè)意念是分層燃燒的基本法則。
因此，如何才能在點(diǎn)火時(shí)意識(shí)到火花塞附近的混合物更濃，而其他地方的混合物更稀呢？因?yàn)槠捅粐娙脒M(jìn)氣歧管和在進(jìn)入氣缸之前已完全混合，進(jìn)入氣缸時(shí)混合物是均勻的?；诖?，另一種思路是，如果將噴油器直接安裝在氣缸中，請(qǐng)當(dāng)即向火花塞附近的方向噴射燃油點(diǎn)火前，汽油并未足夠的時(shí)間與氣缸中的空氣完全混合，@nz附近的混合物較濃，遠(yuǎn)離火花塞的混合物較稀，因此不能分層燃燒實(shí)現(xiàn)了！
因此，缸內(nèi)直噴和分層燃燒就像是孿生兄弟一樣，是設(shè)計(jì)制造的。將兩者之間的關(guān)系歸納為一個(gè)語(yǔ)句（請(qǐng)容許我使用辯證唯物主義的行來(lái)強(qiáng)制它）：缸內(nèi)直噴是基石對(duì)于分層燃燒，分層燃燒是缸內(nèi)直噴節(jié)約燃料的最主要伎倆。
3.大眾為什么我們需要消除中國(guó)的分層燃燒？
由于每單位周而復(fù)始的分層燃燒的燃油噴射量遠(yuǎn)小于均質(zhì)燃燒（空燃比相近40：1），因此使用分層燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)將更加省油。
那么，為什么大眾汽車(chē)會(huì)在家用車(chē)型中cast棄分層燃燒呢？答案是：與排放有關(guān)！
我們都明白，如果空氣和汽油以標(biāo)準(zhǔn)空燃比混合并完全燃燒，則會(huì)時(shí)有發(fā)生以下反應(yīng)：
燃料（碳?xì)浠衔铮?空氣（氧氣和氮?dú)猓?二氧化碳+水+不受影響的氮?dú)?/p>
在分層燃燒過(guò)程中，由于空氣多于汽油，因此空氣過(guò)剩。在高溫高壓環(huán)境下，空氣中的氮和氧會(huì)互為反應(yīng)，產(chǎn)生厭惡的氮氧化物（NOX），而且其生產(chǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)@nz的催化速度@。
為了化解氮氧化物的排放，制造商在排氣系統(tǒng)的三元催化器之后添加了氮氧化物storage催化劑。在分層燃燒條件下，它帶走了剩余的氮氧化物，而這太遲了，無(wú)法催化。它轉(zhuǎn)化為硝酸鹽并以硝酸鹽形式存儲(chǔ)，在均相燃燒條件下緩慢催化分解。
這似乎化解了疑問(wèn)。但是，由于化學(xué)反應(yīng)，氮氧化物存儲(chǔ)催化器不僅會(huì)存儲(chǔ)氮氧化物，還會(huì)存儲(chǔ)汽油中的硫。硫的儲(chǔ)存將占有大量的反應(yīng)物并下降轉(zhuǎn)化率。投效。
因此，分層燃燒的前提是使用低硫含量的汽油，目前國(guó)內(nèi)的原油產(chǎn)品含硫量較高，如上面的黃色曲線所示，尚不能滿足汽油的分層燃燒要求。這就是大眾汽車(chē)在中國(guó)消除分層燃燒的緣故。
4.取消分層燃燒后，缸內(nèi)直噴有什么優(yōu)勢(shì)？
有人會(huì)說(shuō)，如果取消分層燃燒，缸內(nèi)直噴是從未含義的。
基于這種見(jiàn)解，疆哥認(rèn)為這不是完全偏差，也不是完全正確。分層燃燒對(duì)于缸內(nèi)直噴engine確實(shí)是十分關(guān)鍵的技術(shù)，但是即使取消分層燃燒，缸內(nèi)直噴engine依然與多點(diǎn)efi發(fā)動(dòng)機(jī)相比之下，具有許多無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。
1）缸內(nèi)直噴將霧化的汽油直接噴入燃燒室。由于汽油的相變（揮發(fā)和吸熱），它對(duì)燃燒室中的混合氣有一定的冷卻功用，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)會(huì)相應(yīng)增加，功率會(huì)有所提高。
2）在冷卻的混合氣體的燃燒過(guò)程中，爆震趨向減少。相應(yīng)地，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比設(shè)計(jì)得更高，可以提高熱效率，并且可以減小燃料消耗。
3）使用缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油噴射更加精確;此外，由于燃油噴嘴和活塞頂?shù)木_設(shè)計(jì)，燃油噴射形狀和混合氣的滾流氣缸的控制更細(xì)心，可以使燃燒更加充分，熱效率和排放可以獲得更好的改善。
