傳統動力的自我救贖 解析燃油噴射技術

● 輸送到發動機處的汽油是如何被分配的？（為了方便理解，以下均已四缸發動機為例）

　　在發動機啟動及運轉過程中，源源不斷的汽油從油箱中被汽油泵抽出來，經過濾芯的過濾后被送至油軌。等等，配置表單中的多點噴射是什么意思？有沒有單點的？多點和單點區別在哪？

☆ 什么是單點噴射？

　　所謂“點”指的其實就是有幾個燃油噴射點，那“單點”無疑就是只有一個燃油噴射點，你也可以理解為有一個噴油嘴，這個噴油嘴位于節氣門的前方，駕駛員在踩下油門踏板時，節氣門的翻板打開，發動機電腦根據相關傳感器收集來的信號決定噴油嘴的開啟時間，噴出的燃油經過節氣門進入進氣歧管，隨后，各氣缸間各取所需（進氣門打開時，汽油就會被吸入氣缸），這樣的噴射類型在控制上顯然過于粗放，燃油經濟性必然較差，因此，沒時興多久便被多點噴射所取代。

『由于有關單點噴射技術的圖片資料較少，所以也只好找來教材上的圖片做示意，從中可以看清楚地看出單點噴射與多點噴射在結構上的差異』

　　任何新事物的出現都有它存在的理由，單點電噴也不例外，它是化油器時代向電噴時代進化時的產物，受生產成本羈絆，廠商希望在原有化油器發動機的基礎上完成燃油噴射系統的改造，待過度完成后，便紛紛推出多點電噴。 

☆ 歧管噴射的自我救贖（多點噴射）

　　多點噴射從誕生至今已歷經多重衍變，從最初的同時噴射到順序噴射，隨后因在很多人看來歧管噴射已發展至瓶頸，再加之缸內直噴技術在汽油發動機上的推廣，歧管噴射甚有被取代之勢，然而在未來技術前瞻中，我們又看到了它，不由得為之頑強而感嘆。

-- 同時噴射

　　多點噴射的結構讓每個氣缸都有了屬于自己的噴油嘴，在燃油噴射的控制上顯然有了質的飛躍，不過，在發展的初期，它們并沒能很好的將這種結構上的優勢完全發揮出來，由于控制邏輯單一，發動機電腦并不能精確地計算出哪個氣缸需要噴油，因此，曲軸每轉動360°，發動機電腦就會發出一次噴油指令，命令所有噴油嘴同時進行噴油動作，也就是說，為了滿足單一氣缸的噴油需求，噴入其它氣缸的汽油就白白浪費掉了，這必然不利于燃油經濟性，淘汰只是時間的問題。

-- 分組噴射

　　沒過多久，燃油噴射系統的控制邏輯就得到了升級，改善后，4個噴油嘴被分為兩組，即曲軸每轉動360°就會有其中的一組（2個）噴油嘴進行噴油，燃油經濟性提升了一倍，但這并不能被人們所接受。

-- 順序噴射

　　歧管噴射發展到現在已經可以做到根據氣缸的工作進程以及配氣正時的節奏來對各噴油嘴的噴油動作進行精確控制，我們把它稱之為順序噴射。 在很多廠商都轉投于技術更先進的缸內直噴技術時，日產仍舊希望可以在歧管噴射領域再做些文章，2011款騏達所搭載的1.6升HR16型號發動機則采用了DIS雙噴油嘴技術，在噴油量的控制上，相比于傳統的一個氣缸對應一個噴油嘴來看，精準度會更高。

-- 缸內直噴系統

　　優勢：可實現稀薄燃燒，提高燃油經濟性；允許更高的壓縮比，發動機功率得以提升。

　　燃油直噴系統的出現為多點噴射的發展帶來了新的契機，它的意義在于可以把一滴燃油打得更散，以增加其燃燒效率，在此之前，多點歧管噴射也曾力圖在這方面做得更好，它所采用的辦法是在噴油嘴的噴油頭出多開幾個孔，以增強其霧化的能力，只不過，在燃油壓力有限的前提下，這種方式很快就發展到了瓶頸之處。

　　高壓泵部件、噴油嘴的安裝位置是缸內直噴系統與歧管噴射在結構上的不同，如果要簡單來理解缸內直噴系統則可以把這套系統分為高、低壓兩部分，低壓部分與歧管噴射系統相同，也是汽油泵將汽油從油箱中抽出，經過濾芯過濾后送抵發動機處，此時油管內的壓力幾乎與歧管噴射系統相同，質的改變出現在高壓油泵之后，它可以將汽油壓力推到上百Bar甚至更高（是歧管噴射系統燃油壓力的三四十倍），隨后燃油將通過油軌抵達列屬于各氣缸的噴油嘴，只待發動機電腦一聲令下，頃刻間，直徑僅相當于頭發絲十分之一的油滴便會傾巢而出的直接噴入氣缸內。高壓油泵通常是由凸輪軸帶動，內部則有雙頭或者三頭凸輪進行加壓（如福特ECOBOOST系列發動機的“9號凸輪”）。

-- 取其長補其短的混合噴射

　　當燃油壓力被提升至100Bar甚至更高的時候，燃油噴射的新時代來了，但工程師并沒有因新技術的逐漸成熟而放棄傳統的噴射方式，在它們看來，歧管噴射依舊有著很大的利用價值。

○ 豐田研發的混合噴射技術

　　早在1998年，裝備豐田D4技術的SZ和NZ發動機首次現身日本市場，幾年以后，被GR系列發動機取而代之，其中3GR-FSE 3.0L發動機應用了D4直噴技術，其只有一組伸入氣缸的噴油嘴，實現均質燃燒。

　　2GR-FSE發動機上配備了更為先進的D4-S技術，它除了一組伸入氣缸內部的噴油嘴外，還安裝了一套傳統的進氣歧管噴油嘴。在低負荷工況時，歧管噴油嘴在進氣行程時噴油，混合氣進入氣缸，再配合壓縮行程時氣缸內噴油嘴噴油，從而實現分層燃燒；高負荷工況時，只在壓縮行程進行缸內直噴。從而提高發動機動力和經濟性。

　　此設計的優點在于油氣混合能夠更為完全，也就是說發動機電腦會根據發動機的負荷以及所處的工況主動切換供油方式，同時再配合11.8的高壓縮比，可以進一步提升油氣混合與燃燒效率，達到更為出色的動力和油耗表現。這也是2GR-FSE連續三年獲得沃德十佳發動機的關鍵因素。

○ 奧迪的混合噴射系統

　　缸內直噴系統所運用的分層燃燒技術實現了稀薄燃燒，相比于普通的燃燒技術，其優勢在于它可以讓混合氣在空燃比更高的狀態下（燃油少，空氣多）完成燃燒，提高燃油效率，不過，這種燃燒技術也會產生一定的副作用，在稀薄燃燒（氧氣過量）的工況下，氣缸內多余的氧氣與氣缸內存留的氮比較容易發生強烈的反應形成氮氧化物，它對尾氣排放的影響很惡劣，此前，提高三元催化器的能力是彌補這一弊端的重要方式，隨之而來的便是制造成本的提升，這種得不償失的技術在一些人眼中已被劃分到雞肋范疇。但這樣的聲音并沒有動搖工程師們繼續研發分層燃燒技術的決心，他們面臨的最重要的問題就是如何從根本上解決分層燃燒技術的劣勢，從目前來看，加入歧管噴射系統是個不錯的方案，它專門用于發動機低負荷的工況，這樣，尾氣質量以及三元催化器的工作壓力都能得到改善。

● 噴油量是如何進行調整的？

　　針對不同的工況，發動機電腦會對各氣缸的噴油量進行控制，比如，在涼車階段，會對混合氣進行加濃，而隨著發動機溫度的回暖，混合氣中的燃油和空氣的比例逐漸向最佳狀態靠攏（噴油量逐漸減少），直至發動機怠速轉速回落至正常范圍。

　　在正常駕駛過程中，駕駛員通過油門踏板來控制車輛的加速，即油門踏板踩的越深，車速越快，而在理想的狀態下，踩下踏板的節奏會直接影響到車輛的提速時間，這其中，自然是依靠進氣、噴油、點火等其它輔助元件相配合才能使得發動機輸出更高的動力，至于車輛的加速響應如何，也要看變速箱的心情。既然本文的主題是噴射，那還是言歸正傳，噴油量是如何增加的？

-- 歧管噴射系統

　　先來說說歧管噴射，安裝在油箱內的汽油泵會隨著發動機轉速的變化在一定范圍內調整其自身工作狀態，從而改變供油壓力，一般情況而言，它會與發動機的轉速成正比，當然，這里討論的不包括廠商設定的斷油轉速。

　　噴油量的大小與內部閥針開啟的時間以及油軌內的壓力有關，可以這樣理解，在同等汽油壓力的條件下，閥針開啟的時間越長，噴射出的汽油量就越多，反之則噴油量變少，而如果油軌內的壓力升高，那么，在單位時間內，由噴油嘴噴射出的汽油量就會更多。噴油嘴閥針的開啟/關閉以及汽油泵的工作狀態都由發動機電腦進行調整。

-- 缸內直噴系統

　　缸內直噴在低壓階段亦是如此，而到了高壓部分則全權交由高壓油泵掌控，此類高壓油泵為柱塞式結構，通過凸輪軸上專用的凸輪進行驅動，看到這，你或許會產生這樣的疑問，既然依靠凸輪進行驅動，那柱塞泵的加壓過程便無法依據發動機轉速來進行調整，即便，發動機電腦可以控制噴油嘴閥針的開閉時間來把控噴油量，但顯然，這樣的控制存在一定的局限性。的確如此，凸輪的角度是不可調整的，更不能像奧迪的AVS技術一樣去切換不同角度的凸輪來達到調整柱塞泵活動行程的目的，所以，柱塞泵本身無法完成調整汽油壓力的工作。在想到這個問題之后，你一定會再去翻過頭來琢磨一下，其實，如果你注意圖中所示就會明白。

　　在高壓泵殼體上有個線束插頭，其所連接的正是一個電子控制閥，它可以對汽油壓力做出調整，當然，這里更多的是對燃油噴射到氣缸內后的霧化效果的考量，而在加速過程中，更高的汽油壓力也可幫助噴油嘴噴出更多的汽油，而這對噴油嘴的執行能力提出了不小的要求，因為，在如此壓力之下，閥針的動作頻率以及穩定性十分關鍵。正因如此，缸內直噴系統所使用的噴油嘴與歧管噴射所使用的噴射元件大不相同。

● 什么時候該清洗噴油嘴？

　　如果你去問一個4S店的服務顧問，絕大多數情況下他們會以行駛里程為依據來建議你是到了該清洗的時候了，于是，你半信半疑的在維修單上簽字畫押，還特意囑咐了一句“要快啊，我趕時間”，孰不知，這句話正是說到了他們的心坎兒里。他們是怎么想的？

　　噴油嘴臟了會怎么樣？自然是會被堵住，其引發的后果便是，汽油無法以正常的流量從噴油嘴噴出，這顯然可以影響到發動機的工作狀態，但車主對此似乎又毫無察覺，這又是為什么？

　　安裝在排氣管上的氧傳感器會實時監測尾氣質量，發動機電腦以它為依據可計算出混合氣的濃度，當混合氣過稀時，發動機電腦會向噴油嘴發出增加閥針開啟時間的指令，以此來彌補流量不足帶來的影響，反應在數據上便是噴油脈寬的數值變大，利用這一特性，我們可以通過噴油脈寬來判斷噴油嘴的清潔程度，并接合行駛里程來決定是否要對噴油嘴進行清洗。

　　最后，回到上面那個問句上，服務顧問為什么喜歡聽到客戶趕時間的抱怨。清洗的時間決定著清洗的質量，按照正常的工序，負責施工的人員要將一整瓶藥水全部用于清洗才算一次完整的保養作業，但這會耗費不短的時間，而車間內的工位是有限的，只有將維修車輛盡快的交接到客戶后，才能迎來下一位客戶，所以，如果客戶在清洗噴油嘴這項上表現出擔心時間很緊，那這一定會得到多方的滿足，如果你要問我有沒有可能愛車被“拖”到車間后根本不進行清洗就被交接到車主手中，我勸諸位還是多長點心吧。

編輯總結：

　　發動機的噴射方式是門藝術，從純機械結構的噴射系統發展到電子控制的燃油噴射系統，之后經多重衍變，其效率逐漸被提高，直到在歧管噴射這一階段發展至瓶頸，隨后因科技的突破而又為燃油噴射迎來了新紀元，而在燃油噴射系統的技術前瞻中，你又會發現即將被革新的歧管噴射又出現在了噴射系統中并且還發揮著優化排氣質量的重要作用，這樣多舛的命途的確值得好好研究一番，在了解過后，想必對于日后的用車養車也會有所幫助。（文/汽車之家 李博旭）

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