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缸内直喷技术的历史及其弊端解读

作者: 来源: 时间:2020-08-03

缸内直喷技术的历史

燃油喷射系统,无论是自然吸气发动机还是增压发动机,它们大多都会选用缸内直喷技术,经过一段时间的认知,这项技术的优势不言而喻,但事情总有两面性,这篇文章所要聊的就是缸内直喷技术的弊端,在看过之后,或许能让诸位对这个备受推崇的技术有个全新的认识。

首先要说的是,本文仅讨论缸内直喷汽油发动机,另外,文中会涉及到缸内直喷发动机和普通电喷(歧管喷射)发动机在尾气排放方面的讨论,尾气中的微粒含量是我们所关注的焦点,尽管如此,相比那些排放不合格的柴油车、工业排放等对环境的影响,一辆合格的装配缸内直喷汽油发动机的汽车对环境的影响是微不足道的。

1、历史:曾经生不逢时

省油、提高动力性能等都是缸内直喷技术能够给汽油发动机带来的好处,在此前的一些文章中我们都曾提到过(详情请点击),另外,考虑到大多读者对它的优势的认知程度,因此,在本篇文章中就不做过多赘述了,在进入正题之前,我希望能和大家简要的分享一段有关缸内直喷技术的历史,相信诸位在看过之后会不禁感叹,原来这一切在半个世纪前就已经安排好了。

2、最初应用于军事

1917年,一台装有缸内直喷技术的汽油发动机被装配到军用快艇,但因压缩比太大(压缩比为10)引发了气缸工作温度过高的情况,进而导致了发动机出现严重问题,尽管在之后的改进中将压缩比降至6,但还是不能解决过热的问题,最终,试验结果没能令人满意。在之后的20年里,这项技术在不断改进的过程中其可行性被逐渐验证,那时主要应用于航空领域,我们熟悉的几家德国公司如宝马、奔驰、博世、西门子等均投入了研发力量。

3、第一辆装配缸内直喷汽油发动机的量产车

在汽车领域,缸内直喷技术出现在汽油发动机并投入量产也已经是半个多世纪以前的事了。起初是博世公司和Gutbrod公司联合研发的缸内直喷二冲程汽油发动机,最大功率约28马力,最大扭矩为58牛·米。这台发动机在1951年进行的法兰克福车展上亮相,随后进入量产阶段。

4、除了鸥翼车门,奔驰300SL还给我们留下了什么?

基于此前的工作经验以及二冲程缸内直喷发动机的案例(在Kurt Schnauffer撰写的一份报告中,他明确指出汽油缸内直喷技术在四冲程发动机上的可行性,相比化油器,它可以获得更好的燃烧效果,但二冲程发动机并不适合使用这项技术)。

奔驰于1952年开始研发一台排量为3.0升的缸内直喷四冲程汽油发动机,这台发动机的喷油压力约为45bar(现在的福特2.0升EcoBoost缸内直喷汽油发动机的最大喷油压力可达到150bar),经过后续一系列装车验证后,最终进入装配量产车阶段,可以说,这才算是开启了车用缸内直喷汽油发动机的先河,而这个“奠基人”就是大名鼎鼎的奔驰300SL。通过两辆奔驰300SL的对比(分别装配缸内直喷和化油器技术)发现,装配缸内直喷发动机的奔驰300SL不仅油耗更低,发动机的最大功率也提高了约10%,而且发动机在低速时具有很好的响应能力。

5、是生是灭,这都是历史的选择

不过,正如诸位所看到的现状,如今的汽车发动机领域,缸内直喷汽油发动机技术只不过是近几年才出现在人们面前,而那段历史也告诉了我们,这并不是一个新诞生的技术,说车企是在炒历史的冷饭也不为过。那缸内直喷技术为什么没能从诞生那天起就被一直延续下来呢?

事实上,在奔驰将这种技术的发动机装配量产车后的20年里,众多厂商仍旧不懈地改进这种发动机,使其省油的优势被充分发挥,的确,缸内直喷技术可降低发动机的燃油消耗水平,但成本却不及同期逐步发展的采用歧管喷射的汽油发动机,而导致缸内直喷技术被尘封的一个重要原因是当时低廉的汽油价格。显然,省油的优势并不能在当时那个使用环境下凸显出来,因此,歧管喷射方式的汽油发动机开始大行其道。

6、歧管喷射什么样?


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