在如何改善提高燃油经济性这个问题上,工程师们想尽了一切办法,其中最为直接的是改变燃油喷射系统的结构或者控制逻辑,他们的目标只有一个,在满足驾驶需求的基础之上做到尽可能的省油,怎样做到开源节流,的确是门艺术。
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在发动机启动及运转过程中,源源不断的汽油从油箱中被汽油泵抽出来,经过滤芯的过滤后被送至油轨。等等,配置表单中的多点喷射是什么意思?有没有单点的?多点和单点区别在哪?
☆ 什么是单点喷射?
所谓“点”指的其实就是有几个燃油喷射点,那“单点”无疑就是只有一个燃油喷射点,你也可以理解为有一个喷油嘴,这个喷油嘴位于节气门的前方,驾驶员在踩下油门踏板时,节气门的翻板打开,发动机电脑根据相关传感器收集来的信号决定喷油嘴的开启时间,喷出的燃油经过节气门进入进气歧管,随后,各气缸间各取所需(进气门打开时,汽油就会被吸入气缸),这样的喷射类型在控制上显然过于粗放,燃油经济性必然较差,因此,没时兴多久便被多点喷射所取代。
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任何新事物的出现都有它存在的理由,单点电喷也不例外,它是化油器时代向电喷时代进化时的产物,受生产成本羁绊,厂商希望在原有分油器发动机的基础上完成燃油喷射系统的改造,待过度完成后,便纷纷推出多点电喷。
☆ 歧管喷射的自我救赎(多点喷射)
多点喷射从诞生至今已历经多重衍变,从最初的同时喷射到顺序喷射,随后因在很多人看来歧管喷射已发展至瓶颈,再加之缸内直喷技术在汽油发动机上的推广,歧管喷射甚有被取代之势,然而在未来技术前瞻中,我们又看到了它,不由得为之顽强而感叹。
-- 同时喷射
多点喷射的结构让每个气缸都有了属于自己的喷油嘴,在燃油喷射的控制上显然有了质的飞跃,不过,在发展的初期,它们并没能很好的将这种结构上的优势完全发挥出来,由于控制逻辑单一,发动机电脑并不能精确地计算出哪个气缸需要喷油,因此,曲轴每转动360°,发动机电脑就会发出一次喷油指令,命令所有喷油嘴同时进行喷油动作,也就是说,为了满足单一气缸的喷油需求,喷入其它气缸的汽油就白白浪费掉了,这必然不利于燃油经济性,淘汰只是时间的问题。
-- 分组喷射
没过多久,燃油喷射系统的控制逻辑就得到了升级,改善后,4个喷油嘴被分为两组,即曲轴每转动360°就会有其中的一组(2个)喷油嘴进行喷油,燃油经济性提升了一倍,但这并不能被人们所接受。
-- 顺序喷射
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歧管喷射发展到现在已经可以做到根据气缸的工作进程以及配气正时的节奏来对各喷油嘴的喷油动作进行精确控制,我们把它称之为顺序喷射。 在很多厂商都转投于技术更先进的缸内直喷技术时,日产仍旧希望可以在歧管喷射领域再做些文章,2011款骐达所搭载的1.6升HR16型号发动机则采用了DIS双喷油嘴技术,在喷油量的控制上,相比于传统的一个气缸对应一个喷油嘴来看,精准度会更高。
-- 缸内直喷系统
优势:可实现稀薄燃烧,提高燃油经济性;允许更高的压缩比,发动机功率得以提升。
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燃油直喷系统的出现为多点喷射的发展带来了新的契机,它的意义在于可以把一滴燃油打得更散,以增加其燃烧效率,在此之前,多点歧管喷射也曾力图在这方面做得更好,它所采用
的办法是在喷油嘴的喷油头出多开几个孔,以增强其雾化的能力,只不过,在燃油压力有限的前提下,这种方式很快就发展到了瓶颈之处。
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高压泵部件、喷油嘴的安装位置是缸内直喷系统与歧管喷射在结构上的不同,如果要简单来理解缸内直喷系统则可以把这套系统分为高、低压两部分,低压部分与歧管喷射系统相同,也是汽油泵将汽油从油箱中抽出,经过滤芯过滤后送抵发动机处,此时油管内的压力几乎与
歧管喷射系统相同,质的改变出现在高压油泵之后,它可以将汽油压力推到上百Bar甚至更高(是歧管喷射系统燃油压力的三四十倍),随后燃油将通过油轨抵达列属于各气缸的喷油嘴,只待发动机电脑一声令下,顷刻间,直径仅相当于头发丝十分之一的油滴便会倾巢而出的直接喷入气缸内。高压油泵通常是由凸轮轴带动,内部则有双头或者三头凸轮进行加压(如福特ECOBOOST系列发动机的“9号凸轮”)。
-- 取其长补其短的混合喷射
当燃油压力被提升至100Bar甚至更高的时候,燃油喷射的新时代来了,但工程师并没有因新技术的逐渐成熟而放弃传统的喷射方式,在它们看来,歧管喷射依旧有着很大的利用价值。
○ 丰田研发的混合喷射技术
早在1998年,装备丰田D4技术的SZ和NZ发动机首次现身日本市场,几年以后,被GR系列发动机取而代之,其中3GR-FSE 3.0L发动机应用了D4直喷技术,其只有一组伸入气缸的喷油嘴,实现均质燃烧。
2GR-FSE发动机上配备了更为先进的D4-S技术,它除了一组伸入气缸内部的喷油嘴外,还
安装了一套传统的进气歧管喷油嘴。在低负荷工况时,歧管喷油嘴在进气行程时喷油,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。从而提高发动机动力和经济性。
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此设计的优点在于油气混合能够更为完全,也就是说发动机电脑会根据发动机的负荷以及所处的工况主动切换供油方式,同时再配合11.8的高压缩比,可以进一步提升油气混合与燃烧
效率,达到更为出的动力和油耗表现。这也是2GR-FSE连续三年获得沃德十佳发动机的关键因素。
○ 奥迪的混合喷射系统
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缸内直喷系统所运用的分层燃烧技术实现了稀薄燃烧,相比于普通的燃烧技术,其优势在于
它可以让混合气在空燃比更高的状态下(燃油少,空气多)完成燃烧,提高燃油效率,不过,这种燃烧技术也会产生一定的副作用,在稀薄燃烧(氧气过量)的工况下,气缸内多余的氧气与气缸内存留的氮比较容易发生强烈的反应形成氮氧化物,它对尾气排放的影响很恶劣,此前,提高三元催化器的能力是弥补这一弊端的重要方式,随之而来的便是制造成本的提升,这种得不偿失的技术在一些人眼中已被划分到鸡肋范畴。但这样的声音并没有动摇工程师们继续研发分层燃烧技术的决心,他们面临的最重要的问题就是如何从根本上解决分层燃烧技术的劣势,从目前来看,加入歧管喷射系统是个不错的方案,它专门用于发动机低负荷的工况,这样,尾气质量以及三元催化器的工作压力都能得到改善。发动机油
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