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Direct Injection缸內直噴 破舊立新 顛覆傳統思惟

Direct Injection缸內直噴 破舊立新 顛覆傳統思惟

http://tw.autos.yahoo.com/auto_information_article2/url/d/a/060504/7/s2i.html

Direct Injection缸內直噴 破舊立新 顛覆傳統思惟

【 Yahoo!奇摩汽車 Press L 】
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為了讓汽車引擎達到更強的輸出與更高的燃油經濟性,各家車廠一直致力於新科技的開發,而除了相當廣為人知的氣門技術、增壓手段之外,近年來尚有名為「缸內直噴」的科技崛起,並得到各家車廠的青睞。究竟這譯自於「Direct Injection」的新玩意與目前廣泛使用於量產車引擎供油系統中的Multi-Point Injection有何不同,未來前景又是如何?就讓本文為您逐一解答。

 
 

在構造上,傳統多點噴射系統的噴油嘴是位於進氣歧管前方,在引擎需要供油時,由電腦計算出最佳的供油量並與進入引擎的空氣混合後,經由進氣閥門到達汽缸內部,並進行壓縮、爆炸等動作。至於缸內直噴系統,則是將噴油嘴置於汽缸內部,其特色在於引擎燃油的取得不需要經過氣門的開啟,而能夠藉由電腦主動控制噴油時間、壓力與噴射量。與傳統噴射系統相較,缸內直噴不受限於傳統機械構造的進氣方式,而且能夠依照引擎所需隨時調整空燃比例等特點,均使其表現擁有無限的想像空間。

眾所皆知,內燃機在一般工作狀態中所需的理想油氣比例為1:14.7,這種調配是傳統化油器的專長,不論天候、溫度,永遠進行著一成不變的工作。然而在少數狀態下如冷車啟動、怠速運轉、急加速或低氣壓環境等,這樣固定的供油方式實際上並無法全面滿足引擎的運轉需求,甚至可能因而產生黑煙、燃燒不全與馬力不足等狀況。至於噴射供油系統,則相對顯得智慧許多,其中樞系統會隨時偵測引擎溫度、進氣流量、轉速變化、震動狀況,並依照實際需求調整供油量與點火時間,因此在動力輸出、燃油經濟與排污表現上可以取得相當不錯的平衡。

 
為了達到最佳效率,Direct Injection系統皆配備了高壓噴油嘴,以提高油氣的霧化程度與混合效率。
但是由於引擎構造的先天限制,噴射引擎所吸進油氣的時間只有在氣門開啟狀態下才能進行,故行車電腦所能控制的因子其實也相當有限。直到缸內直噴系統問世後將噴油嘴內移到汽缸內部後,才開啟了全新的視野,其能直接由電腦主動決定噴油時機與份量,至於氣門則僅看管「純空氣」的進入時程,兩者則是在進入到汽缸內才進行混合的動作。< !-- 250_4_1.jpgright -->

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由於工作環境特殊,故採用缸內直噴系統的引擎除了在部品材質上更加講究,就連活塞、燃燒室形狀也都經過特別設計。
也由於油、氣的混合空間、時間都相當短暫,故缸內直噴系統的噴油嘴必須輔以高增壓系統,以大幅提高燃油的噴射壓力與效率,並達到高度霧化的效果,期有更佳的混合表現。此外,缸內直噴系統的燃燒室、活塞也大多具有特殊的導流槽,以供油氣在進入燃燒室後能夠產生氣旋渦流,藉以提高混合油氣的霧化效果與燃燒效率。< !-- 250_5_1.jpgleft -->

 

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Mercedes-Benz的3.5升V6引擎在導入了CGI技術後,馬力輸出一舉由原本的272hp提升到292hp!
在構造改變之後,供油動作已完全獨立於進門與活塞系統之外,中央電腦也因而擁有更多的主導權。於是乎,超乎傳統噴射理論的稀薄燃燒與更多元的混合比便得以發生。

在穩定行進或低負載狀態下,採用缸內直噴設計的引擎得以進入Ultra lean(精實)模式。在此設定下,引擎於進氣行程時只能吸進空氣,至於噴油嘴則在壓縮行程才供給燃料,以達到節約效果。根據實際測試,其最高能達到1:65的油、氣比例,除了節能表現相當驚人,整體動力曲線也能夠維持在相當高的平順程度。然而本模式由於會產生相當大量的NOx(硫化物)與高溫,所幸在近期由於技術與材料科學的突破,故也已得到相當程度的解決。< !-- 250_6_1.jpgright -->

 

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Alfa Romeo的JTS(Jet Thrust Stoichiometric)直噴系統在轉速僅1500rpm以上便會停止稀薄燃燒功能,以降低NOx的排放。
當引擎需要較大動力時,行車電腦則會選擇進入低污(Stoichiometric combustion)模式,此時的噴油動作雖然在傳統的進氣步驟進行,不過電腦仍會依照排氣管感知偵測系統所傳回的資訊隨時進行油量微調,並縝密計算排放物與觸媒間的互動關係,以將污染降到最低。至於全負載系統,則稱為Full power mode。在此戰鬥狀態下,噴油系統通常將會與點火、進氣系統緊密合作,並以釋放出最強的動力為目標。< !-- 250_7_1.jpgleft -->

 

 

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