如果對汽車發動機稍有關注的朋友一定知道, 如今大行其道的渦輪增壓發動機, 大部分都配備了缸內直噴技術. 而各大推出渦輪增壓直噴發動機的廠家, 也打著超高燃油經濟性, 動力顯著提升, 節能環保的旗號, 大肆宣揚旗下直噴發動機有多麼厲害. 但事實真是這樣嗎? 直噴發動機真的這麼優秀嗎?
什麼是缸內直噴發動機?
說簡單點, 就是發動機的噴油嘴被設計在氣缸內 (歧管噴射的發動機, 噴油嘴被設計在進氣歧管中, 也就是在氣缸進氣門外面) , 當氣缸內活塞向下止點運行時, 氣缸吸進新鮮空氣, 此時, 噴油嘴會第一次噴很少量的燃油, 使其與空氣進行混合. 但因為這次噴油量很少, 達不到點燃的濃度, 所以, 當活塞向上止點運行, 壓縮空氣時, 噴油嘴會再一次噴油, 使其混合氣體的濃度達到被點燃的條件, 這時火花塞點火, 點燃被壓縮的混合氣體, 產生爆炸, 推動活塞向下運行, 做功.
大家是不是覺得這種方式有毛病? 如果按照歧管內多點電噴的噴油方式, 那麼空氣和燃油就有足夠的時間去混合, 到達氣缸內時, 就能混合均勻, 使其均質燃燒. 為什麼要搞個直噴, 這不是脫了褲子放屁嗎?
沒有分層燃燒的直噴, 都是耍流氓
下面就要引入一個新概念, 叫分層燃燒, 這是直噴發動機最核心的技術, 如果沒有它, 那直噴發動機的所有優勢將不複存在.
大家都知道, 內燃機最完美的空燃比是14.7:1, 即14.7份空氣, 只要混合1份燃油, 即可在省油的同時. 達到最佳燃燒狀態. 那麼在點燃氣缸內混合氣時, 其實不需要整個氣缸內的混合氣空燃比皆為14.7:1, 而是只要在靠近火花塞附近的氣體達到這個濃度即可, 火花塞點燃它附近的可燃氣體後, 再引燃周邊那些較為稀薄的混合氣, 這同樣能達到燃燒, 爆炸, 做功的目的. 而最邊緣的混合氣, 空燃比只有40:1甚至50:1, 大家想想, 是不是比整體14.7:1的均質燃燒省油多了? 而且燃油濃度低, 更容易被充分燃燒, 減少發動機缸內積碳, 排放更環保. 而且幾乎可以不用擔心發動機爆震, 那麼壓縮比也能相應提高, 整體提高發動機效率, 簡直不要太棒.
國內的直噴, 都在耍流氓
我們都見過大眾車屁股後面寫的 'TSI' , 這是 '雙增壓+分層燃燒+缸內直噴' (是的, T是雙增壓, 不是渦輪增壓, 這也是被國內大眾閹割掉的技術, 以前1.4T的進口高爾夫旅行版, 就是雙增壓: 機械增壓+渦輪增壓) . 但是國內的大眾, 包括奧迪, 甚至是有直噴發動機的廠商, 都閹割了分層燃燒, 僅是和歧管噴射同樣的均質燃燒. 所以, 我們車上搭載的所謂直噴發動機, 根本沒卵用!
分層燃燒是用在發動機低負載, 低速運行的工況環境下的. 這時候進氣量少, 本身溫度不高, 只需少量油即可達到完全燃燒, 其實對於城市工況非常有利. 但是如果分層燃燒被閹割. 那麼所有工況環境下, 皆使用均質燃燒.
發動機的進氣溫度, 特別是搭載渦輪增壓的發動機進氣溫度, 是非常高的. 這嚴重影響到了燃燒效率, 而當噴油嘴噴油時, 較冷的燃油正好能給高溫高壓氣體降溫, 起到冷卻作用. 但是, 由於直噴發動機是在缸內噴油, 油氣混合時間短, 必須噴更多的油, 才能達到冷卻效果. 所以這會使得缸內的混合氣體濃度過高, 導致的結果就是更耗油, 更容易使活塞積碳, 汙染更大.
國內油品差, 直噴排放不達標
雖然分層燃燒通過燃燒較稀薄的混合氣, 能實現更佳的油耗和發動機效率. 但帶來了缸內溫度過高, 氮氧化物增多的問題. 而目前的三元催化器的過濾速度, 完全跟不上氮氧化物的生成速度. 此時, 工程師們就在三元後段設計了一個存儲氮氧化物的罐子, 在非分層燃燒的工況下, 即均質燃燒的時候, 再將其過濾掉.
但是, 這個存儲罐內部又有一層金屬塗層, 它是用來將殘留的氮氧化物轉化為氮氣的, 但偏偏這種塗層遇到汽油中的硫, 就會硫化物質, 導致油耗上升, 並極大地降低轉化效率, 使排放增加. 事情就是那麼地湊巧, 國內的汽油, 恰恰硫含量大大超標……所以分層燃燒在國內推行受到排放上的極大限制, 變成了如今這幅不人不鬼的樣子.
