混合喷射系统解析

清雅轩

　　随着上海大众凌渡的上市，大众的第三代EA888发动机首次搭载在了国产车型上。作为未来几年的大众主力发动机，第三代EA888受到了颇多的关注。
　　

　　第三代EA888采用了混合喷射系统
　　相比前作，EA888的一项重大改进就是将燃油喷射系统由缸内直喷换为了有缸内直喷和歧管喷射组合而成的混合喷射。缸内直喷不是大众发明的，但是缸内直喷为国人所熟知，很大程度上是得益于大众强大的宣传攻势。现在，缸内直喷已渐成新款发动机的标配，美系日系甚至自主品牌都推出了自己的直喷发动机。
　　谈起直喷，大多数人脑海里的印象都是“动力强油耗低”，原因则是"油气混合均匀，燃烧充分"。那么为何大众要在第三代EA888上给“高大上”的直喷加上“过时的”歧管喷射呢？
　　在讲为什么之前，我们先来了解一个非常重要的概念――“稀薄燃烧”。
　　稀薄燃烧
　　在发动机气缸内燃烧的是空气和燃料，其质量之比被称为空燃比。在汽油刚好 能够完全燃烧时，其空燃比为14.7:1，这个值也被称为理论空燃比。稀薄燃烧，顾名思义，就是说燃烧时空气中的燃料很稀薄。在空燃比大于18:1时，就可以将气缸内的燃烧状态称之为稀薄燃烧。
　　稀薄燃烧的最大特点就是燃烧效率高，经济、环保，同时还可以提升发动机的功率输出。因为在稀薄燃烧的条件下，由混合气点火比理论空燃比条件下困难，暴燃也就更不容易发生，因此可以采用较高的压缩比设计以提高热能转换效率。再加上汽油能在过量的空气里充分燃烧，所以在这些条件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。
　　不过，稀薄燃烧也不是完美的，它也有自己的缺陷。在稀薄燃烧的情况下，废气中会有很多残留的氧气，同时排气的温度也较低，这两方面的原因使得三元催化器对NOx的转化率不高，从而增加了NOx的排放。
　　

　　缸内直喷
　　直喷的困扰
　　缸内直喷是实现稀薄燃烧最好的方法。采用歧管喷射时，空燃比的上限为27：1，而使用直喷时，空燃比甚至可以达到50：1以上。缸内直喷发动机在低负荷时，就处于稀薄燃烧的状态，在高效节能的同时，也排放了更多的NOx。同时，在微粒排放方面，由于油气混合时间较短，形成局部过浓区域可能性更大，所以直喷发动机的微粒排放要多于歧管喷射发动机。日本国立环境研究所的研究表明，直喷发动机尾气中的微粒浓度是歧管喷射发动机的10倍以上。
　　

　　右边2个是直喷发动机的活塞，可以看到积碳很严重
　　另外，在直喷发动机上，火花塞点火燃烧的是占据小部分空间的混合气。气缸内其他空间空燃比非常高，只有极微量的燃油存在，而且燃油的汽化蒸发会使气缸内的温度降低。这样一来，点火后，火焰在向外传播的过程中会逐渐减弱，很容易熄火，使混合气不能充分燃烧，进而产生积碳。
　　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。
　　

wangya421013

这也就证明了，缸内直喷不是多么好的技术

cnkava

wangya421013 发表于 9-3-2015 20:26
这也就证明了，缸内直喷不是多么好的技术

应该说，还不够成（完）熟（美）

471342653

时代在发展，技术在更新。为什么不能快速的应用到“大众”车型里面，让更多的人知道

aaacxj

呵呵，文章分析的很细致，图也很清楚。但是观点并不完全对，十多年前 德尔福 第一次把喷嘴引进到中国时，我曾经请教过这个问题， 德尔福的总工 解释说   直喷嘴需要与一个加热棒 配合使用才能有好的效果，后来可能普及太快了，或许还有其它什么原因，把这个东西省掉了，现在德国和日本的大师们都避而不谈，大吹什么 新技术  。。。。。唉， 落后 了，还总被人误导，其它不想多说了。。。。。。