直噴發動機,極限轉速只有7000轉,這是為什麼?

2023-09-10     愛車大家說

昨天聽到這樣一個說法:缸內直噴發動機極限轉速更低,普遍在7000轉左右,而化油器發動機和電噴發動機的極限轉速卻更高。

其實在家用車領域這個說法還是有一定道理的。這和供油能力有關。因為轉速越高單位時間內供油量就越大,對化油器發動機和電噴發動機來說問題不大,但對於直噴發動機來說就有點難度了。下面我們就從兩個方面來聊聊這個話題。

1、汽油的蒸發混合時間

汽油進入氣缸後必須蒸發成氣體並且與空氣混合後才能被火花塞點燃。發動機轉速越高,留給汽油蒸發混合的時間就越短。如果轉速高到一定程度後進入氣缸的汽油無法充分蒸發混合,那就沒辦法形成足夠的混合氣,發動機動力就無法繼續提升,轉速就上不去了。

化油器發動機和電噴發動機都是在氣缸外面的進氣道里供油,汽油在進入氣缸之前要經過一段進氣道,在這個過程中高速流動的氣流已經可以使汽油蒸發得很徹底了,進入氣缸後還可以在壓縮衝程繼續蒸發混合。

所以化油器發動機和電噴發動機即便是在超高的轉速下依然可以保證汽油充分的蒸發混合,因此有設計成更高轉速的潛質。

而直噴汽油機就不同了,它的噴油嘴在氣缸里,少了進氣道蒸發、混合的步驟,只能靠氣缸里的氣流促進其蒸發混合,所以當轉速達到一定高度後就有可能無法形成充足的混合氣,從而導致無法輸出更多動力來達到更高的轉速。

2、供油量的影響

轉速越高單位時間內需要提供給發動機的汽油就越多,如果供油系統無法提供充足的汽油,那麼發動機自然就無法「衝刺」更高的轉速了。

化油器發動機是靠活塞的吸力從化油器里把汽油吸出來的,理論上來說只要油箱管里的汽油管夠,那就是吸多少有多少,轉速再高也能保證供油量。就像你用吸管喝水一樣,只要杯子裡有水,那麼你吸多少吸管里就能出多少。

而電噴發動機是靠油箱裡的電動油泵提供壓力維持噴油嘴噴油的,由於噴油壓力比較低,所以高轉速下油泵的壓力和流量也足夠保證供油量。畢竟極端情況也就是油泵滿負荷運行,噴油嘴直接全開,跟電動噴霧器一樣,這點供油量還是完全能滿足的。

但是直噴汽油機就不同了,它的噴油壓力比電噴高得多,而噴油嘴每打開一次都相當於給高壓油泵泄壓,轉速高到一定程度後噴油嘴開啟的頻率非常高,想要維持這麼高的噴油壓力就需要使用更大的高壓油泵。但對於家用車來說這會增加成本,再加上家用車平時幾乎用不到這麼高的轉速,所以它們普遍使用更小的高壓油泵,因此轉速就上不去了。

所以說直噴並不是真的達不到更高的極限轉速,而是在有限的成本範圍內很難達到,真想達到更高轉速的話方法還是有的

一個是如今比較流行的混合噴射,把缸內直噴和進氣歧管電噴結合起來,低轉速用直噴,高轉速配合電噴就可以實現更高的轉速了。

另一個就是用更大的高壓油泵,這樣在高轉速下一來可以保證充足的供油壓力,二來噴油壓力更高可以讓汽油更加充分的霧化,促進其蒸發速度。

不過如今高轉速發動機已經不是主流了,畢竟想實現上萬的高轉速需要短衝程大缸徑的結構,但這會影響發動機經濟性,與目前的油耗、排放法規格格不入。而且高轉速主要還是為了榨取功率,如今發動機技術比以前先進多了,僅靠直噴和增壓就能輕鬆實現更高的功率,所以追求過高的轉速也就沒太大意義了。

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