缸內(nèi)直噴技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展以及企業(yè)宣傳，想必大家對(duì)其定是耳熟能詳了，今天我們從“根兒”上帶您了解一下，缸內(nèi)直噴究竟有何作用，而分層燃燒又是如何提升熱效率的？
首先我們要從發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán)說起，我們都知道無論是柴油機(jī)還是汽油機(jī)工作過程都分為進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，而在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)理論分析的時(shí)候，會(huì)將其工作時(shí)的復(fù)雜情況進(jìn)行簡化，抽象的將發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部變化理解為膨脹、壓縮、加熱與放熱，被簡化后的二者便有了明顯差異，柴油機(jī)簡化后的工作循環(huán)為絕熱膨脹、絕熱壓縮、定壓加熱、定壓放熱，而在汽油機(jī)中加熱過程則變?yōu)槎ㄈ菁訜帷?/p>
過去的汽油機(jī)采用了進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射的預(yù)混合方式，使燃料與空氣充分混合，加上采用火花塞進(jìn)行點(diǎn)燃，使得汽油機(jī)的燃燒過程更快，在氣缸容積并未有太大變化的情況下，便可以短時(shí)間使缸內(nèi)壓力達(dá)到最高點(diǎn)，因此汽油機(jī)的功率相比柴油機(jī)更大。
通過發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán)，我們可以理解為汽油機(jī)是用爆發(fā)力將活塞打出去，而柴油機(jī)的動(dòng)力則是在用力的持續(xù)推動(dòng)活塞。
但這始終是在理想狀態(tài)下，在實(shí)際循環(huán)中，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部環(huán)境瞬息萬變，活塞始終處于快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而此時(shí)因?yàn)楸純A向的存在使得火花塞無法過早點(diǎn)火，因此活塞定會(huì)在混合氣完全燃燒之前下移到低位，造成不能有效利用全部燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能，一定程度上造成了部分燃料的浪費(fèi)。
所以為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率與經(jīng)濟(jì)性，需要從汽油機(jī)的燃燒過程中下手。汽油機(jī)的燃燒過程，分為滯燃期、速燃期、補(bǔ)燃期三個(gè)階段。燃料進(jìn)入氣缸后火花塞跳火到混合氣正式被引燃的這段時(shí)間被稱為滯燃期，這段時(shí)間內(nèi)缸內(nèi)無明顯壓力變化；當(dāng)混合氣被引燃后形成火核，其相鄰的一薄層混合氣被點(diǎn)燃形成火焰前鋒，沿活塞運(yùn)動(dòng)方向呈傳播式快速燃燒，此時(shí)氣缸內(nèi)溫度急劇增加，這一階段被稱為速燃期，速燃期越短，缸內(nèi)壓力升高的就越快；當(dāng)進(jìn)入最后的補(bǔ)燃期時(shí)，缸內(nèi)壓力開始下降，此時(shí)活塞仍在下行，因氣缸內(nèi)火焰前鋒還沒來得及傳播至混合氣末端，所以燃燒也并未停止，但此時(shí)燃燒所產(chǎn)生的熱能幾乎不產(chǎn)生有用功。
由此可見，若想提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率就需要縮短各階段持續(xù)的時(shí)長，于是汽車工程師們想到了將火花塞附近的混合氣進(jìn)行加濃處理，使油滴從火花塞到活塞頂端由濃到稀的逐層分布，這樣可以使速燃期擁有使缸內(nèi)壓力更快速的升高，并縮短補(bǔ)燃期，達(dá)到提高熱效率，降低燃油消耗率的效果。
打個(gè)比方，以前的均質(zhì)燃燒就是過年時(shí)鋪開放的掛鞭，小鞭炮就是被空氣打散后均勻分布的油滴，依序從頭響到尾，此過程較長，沒等末尾的鞭炮放完，氣缸便已膨脹至一定程度，在此時(shí)炸裂的鞭炮只能聽個(gè)響，造成了浪費(fèi)。而分層燃燒則是掛鞭在成卷的時(shí)候被點(diǎn)燃，此時(shí)整個(gè)鞭炮放完的時(shí)間更短，視覺效果更炸裂，分層燃燒亦是如此，大部分的油滴在火花塞周圍緊密排列，被點(diǎn)燃后因濃度較高使得燃燒速度更快，壓力升高率更高，同時(shí)因?yàn)榛旌蠚饽┒溯^稀，所以補(bǔ)燃期被大大縮短。如此一來，便在燃燒過程中達(dá)成了提高經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性的目標(biāo)。
但若想實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)混合氣的局部加濃，用以往的進(jìn)氣道噴油是無法實(shí)現(xiàn)的。需要在氣缸內(nèi)部利用噴油嘴進(jìn)行精細(xì)控制，同時(shí)由于缸內(nèi)直噴沒有充分的時(shí)間使燃油霧化并與空氣混合，因此需要使用高壓方式在燃油噴出時(shí)就將油滴打碎成細(xì)小顆粒。雖汽油機(jī)缸內(nèi)直噴與柴油機(jī)供油方式一樣，均在氣缸內(nèi)部噴入燃油，但由于引燃方式不同，令二者之間還是存在根本差異。
缸內(nèi)直噴技術(shù)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的一次跨越，從缸內(nèi)直噴衍生出了例如馬自達(dá)的壓燃汽油機(jī)技術(shù)、梅賽德斯-奔馳的預(yù)燃燒室技術(shù)等，更多提高汽油機(jī)熱效率的高新技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在愈發(fā)嚴(yán)苛的排放要求下，更有力的將人類推動(dòng)至下一個(gè)篇章，雖然內(nèi)燃機(jī)可能在未來將逐漸被電動(dòng)機(jī)取代，但不可否認(rèn)的是，內(nèi)燃機(jī)當(dāng)下仍舊是汽車領(lǐng)域的主宰，而缸內(nèi)直噴技術(shù)也將是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的主流。
