20世纪末以前,化油器由于结构简单,使用方便,成本较低,被广泛应用于汽车发动机上。但是化油器式发动机存在着燃油分配不均匀,过度与冷态运行工况混合气成分控制质量差以及难以实施反馈控制等缺点,致使排放污染严重。为了适应汽车排放法规日益严苛的要求,取而代之的汽油喷射技术成为汽车发动机燃油供给系统的主流。
最为传统的汽油喷射技术就是进气管喷射。
1.进气管汽油喷射技术
最早的进气管汽油喷射技术是将喷油器安装在节气门前的区段中,燃料喷入后随空气流入进气歧管内,也称单点喷射。与之对应的是多点喷射或者叫顺序喷射。
单点喷射与多点喷射都是在进入气缸之前,将油气混合。但单点喷射只能改善在节气门处的雾化以及加热管壁温度提高燃油的蒸发程度,但难以保证节气门后至进气门的一段管壁上不形成油膜或油滴,因此进气歧管的结构对混合气的输送和分配有重大影响,所以单点喷射的燃油经济性很差。对于多点喷射,这种喷射系统是将喷油器安装在每个进气歧管中,与单点喷射相比,多点喷射的燃油泵所需要的喷射压力要更大,因为进气歧管的流速要小于节气门的流速。
随着汽车电控技术的迅速发展,主流的进气管喷射技术慢慢的走下历史舞台,取而代之的是缸内直喷。
2.缸内直喷技术
当今的车型越来越多,汽车市场也越来越细分化,汽车车尾标也逐渐流行起来,大众的TSI,奥迪的TFSI,奔驰的CGI,三菱的GDI等等。这些看似很高端的学术名词,本质上都是缸内直喷技术。
缸内直喷技术简单的说,就是直接将燃油喷射到气缸内,与由进气歧管导入的空气在气缸内混合。这种喷射技术对喷油系统的技术要求很高,因为喷油嘴是安装在气缸内,缸内燃烧温度是一个很大的考验。其次这种技术的目的是压榨每一滴燃油的能量,也就是所谓的稀薄燃烧。让燃油在气缸内充分燃烧,同时大大减少排期中的碳氢化合物、一氧化碳。
在燃油经济性上,缸内直喷的表现理论上要比传统喷射更为突出。但是所需要的成本相对较高,喷射装置的压力需要3.0-4.0MPa,而且还要求喷出的燃油能随气流分布到整个燃烧室,喷油器的布置与缸内气流运动组织比较复杂。
任何事物都要一分为二的看待,稀薄燃烧带来高能量的同时,也给排气带来了一定的压力。由于稀薄燃烧的空燃比很高,排气中的氧气含量也相对较高,三元催化对NOX的还原不够充分,导致NOX排放增加。除此之外,缸内直喷所带来的尾气中颗粒物含量是歧管喷射的10倍以上。