汽车最早什么替代燃油泵(汽车燃油泵什么时候开始工作)

汽车最早什么替代燃油泵?最近有很多兄弟对这个问题干到困惑。还有少部分人关心汽车燃油泵什么时候开始工作。对此,碳百科整理了相关的攻略,希望能为你解除疑惑。

国内的新能源市场一片欣欣向荣,传统能源汽车市场依旧还拥有着庞大的保有量,但是也无法掩盖传统能源汽车市场的不断萎缩。

在日常生活中、以及各大平台上,经常的会有人说到,怀念内燃机汽车,舍不得自己的汽油车等相关的讨论内容。不错,在新能源汽车不断发展壮大的大环境下,对于驾驶习惯了内燃机汽车的消费者,心里存在对传统内燃机车的怀念是可以理解的。有些时候,一个物品与自己相处久了,确实会产生一定的留念之情。

但话说回来,科技是不断发展的,也没必要太过于留念,因为汽车对于大部分人而言,就是个交通工具和赚钱工具。

今天想到哪里就说到哪里,没有什么限制和大体框架,纯属闲谈。

在刚刚过去的2021年,国内品可谓是有喜有忧,但是有一个大众品让国内市场眼前一亮,那就是五菱和宝骏。大家都知道,五菱和宝骏这对表兄弟都是以产出质优价廉的面包车而闻名市场的。经典的五菱宏光,光在2021年就卖出去了255922台,更重要的一点是五菱的保值率,一辆6万元的五菱宏光,用了5年,还能以三四万的价格坚挺在二手车市场,其实力可见一斑。

其实在国内的汽车市场里,小排量自吸发动机的占比已经越来越低了。车企不是热心肠,而是为了契合消费市场的需要。因为国内的法规是排量税,1.6L以及以下的排量都享有政策的优惠,光小排量自吸是不行的,因为功率不够大;对于车厂而言,好说~~加上涡轮,这就是为什么国内汽车市场里,小排量涡轮被大为推广的原因。

说回五菱和宝骏,旗下大卖车型都是微面或者是小型箱式开车、以及紧凑型MPV,在这大部分车型里,搭载的都是小排量自吸发动机+手动变速箱的动力组合。这就解释了为什么五菱二手车也是那么受欢迎的原因。因为自吸发动机耐用省油,手动挡同样保养成本低且耐用。

不要以为五菱和宝骏都只会一味地、使用一成不变的动力组成,五菱也调研市场的需求。凯捷和宝骏730都搭载了LJ0+CVT的动力组成,可谓是又开辟了一个市场。尽管宝骏在今年更新了动力,高功率版本的发动机由LJ0升级到了LJ1,但是这对五零庞大的销量中犹如一个流星划过。

作为很多消费者而言,其实或多或少的发现直喷涡轮机总是有这样的机械小故障,什么EA888、CE16、ECOBOOST等等,在国内的售后市场都是人人皆知。但是,同样是涡轮机的电喷相比直喷的问题少很多,从宝骏730的1.5T+CVT就可见一斑。

说到LJ0这个货色,是上汽通用自研的,高情商的说法是该款发动机技术及其成熟,低情商的说法是老掉牙的东西。

LJ0型1.5T的喷油嘴布局在进气歧管位置,通过电磁阀的控制在管路内喷射燃油,依靠各条歧管的气体将雾化燃油混合并送入燃烧室。这种喷油技术有绝对的缺点,那就是不能以很高的压力喷油,否则燃油会飞溅到狭窄的管壁上。

汽车装备的内燃式热机有四个冲程:进气,压缩,做功,排气。混合油气在压缩冲程之前形成,通过活塞压缩空气产生高温将液态油气蒸发;燃油在「气态状态」下的燃烧速度会更快,在固定的时间内燃烧转化出的热能就会更多,可以理解为蒸发能强则相同燃油产生的扭矩会更大。而扭矩正是发动机的核心,因为(扭矩×转速÷9549)×1.36=马力,马力越大车辆加速越快且能越强。

缸内直喷技术是将喷油嘴“插进”燃烧室,在做功空间内则可以「高压喷油」。因为燃油主体会是更细密的雾化状态,少量的湿壁燃油也会在压缩过程中蒸发,在燃烧过程中转化为能量;说白了就是采用直喷技术可以让发动机的扭矩变得更大,同样为1.5T增压机可以实现270/280/300N·m的高水平,而LJ0型发动机却只有250N·m,不过客观评价这一参数也不差了,只是增压器效率很一般。

LJ0型1.5T发动机的峰值扭矩持续转速区间为:2200~3400rpm。小排量增压器的普遍标准为1500~4000rpm,范围会控制在2500转左右,而且介入转速会在1500转上下。这种设计会让起步加速时获得最大扭矩,以大扭矩转化为大马力实现理想的加速感;并且在中低转速区间已经有理想的能,车辆则不会频繁地拉高转压榨动力,这是节油的基础。而LJ0发动机的增压器达到峰值的转速节点过晚,持续的范围又太窄,所以这台机器的初段与高转速区间动力体验都很一般,想要高能只能拉升转速,所以装备这台车的油耗普遍不低。

发动机扭矩大小与持续范围,决定了车辆代步驾驶时的加速感受与油耗。LJ0型1.5T的最大扭矩并不差,但来的太晚且去的太快,低效率的增压器实在是有些遗憾了。但是对于宝骏和五菱的潜在消费者而言,重要的不是动力,而是需要更大的空间。因为车是需要给自己创造价值的!

接着刚才的话题说,我们来说说直喷与电喷的区别吧~~

多点电喷发动机直接将喷油嘴装在进气歧管上,(又叫:歧管喷射),因此,每一个缸都能得到均匀的混合气。常见的多点电喷实际是单点电喷发动机的升级版,采用电子控制单元,取代了之前化油器的传统机械系统,通过正时系统,可以对喷油量、喷油时间进行精确的控制,所以,多点电喷发动机具备更低的排放与不错的燃油经济,五菱和宝骏等品对电喷拥有绝对的需求。

缸内直喷发动机又称FSI(Fuel Stratified Injection),就是燃料分层技术,是通过高压油泵,直接将燃料喷入气缸内的技术,相比多点电喷而言,该技术进一步提高了汽油机的热效率,并降低了排放量,也能更精确地控制喷油量与喷油时间。

多点电喷优点:多点电喷发动机普遍对燃油标号没有过多的标准,凭借结构简单的特点,不仅皮实、耐造,维修费用也要低了不少。

缸内直喷优点:我们在上面也提到了,相比多点电喷,缸内直喷可以精确控制喷油量与喷油时间,更好的雾化效果也令燃油更为充分,起到了减少排量,同时增加功率的效果。

缺点:直喷的维护成本更高、积碳更多;电喷价格昂贵,维修不方便。

说到这里,其实细心的朋友会发现国内的市面上直喷发动机越来越多了。接下来,我们一起看看缸内直喷的发展历程。

缸内直喷技术,简称GDI(Gasoline Direct Injection),该技术自1925年诞生至今已经超过95年,在这个漫长的发展过程中,有不少车厂在不断的失败和教训中依然坚定地探索着其实用和可靠。为此,我们也很有必要对缸内直喷的发展历程作一个系统的回顾,尤其是从上世纪九十年代电子控制燃油喷射技术在汽车引擎上普及使用后,GDI又是如何走来的:

图:随着汽车工业的发展与能源短缺的矛盾日益激化,如何在追求大功率,极致发挥发动机潜力的同时响应低碳环保的大潮,即使是多点燃油喷射这样的技术也不能满足人们的要求了。正所谓有需求就有市场,这样正好催生了新技术的出现,更为精准的喷射技术诞生了,那就是缸内直喷技术。

GDI发动机相比那些普通的歧管喷油引擎和化油器引擎,可取消了节流阀的设计,因此GDI发动机没有节流损失,也减少了泵气损失,大大提高了进气效率。发动机转速通过发动机控制单元/发动管理系统(EMS)调节喷油量和喷油时间实现,而不是由节气门控制进气量间接控制发动机转速。要实现这样的功能要求EMS具有相当大的存储和运算能力,通过非常精确的计算控制点火正时和发动机转速,保证有良好的动力及驾驶能。

图:区别于将燃油喷嘴放置在进气歧管上的做法,缸内直喷就是将喷油嘴置于气缸之内,通过高压燃油泵将燃料精确地喷注进燃烧室内,使其雾化的更加细致,与空气混合的更加均匀,保证燃料更加平顺高效地燃烧。

图:喷嘴的位置,喷雾形状,进气量与进气压力,以及燃烧室的不同设计可以改变混合油气的比例、以实现均匀燃烧或分层燃烧。

一般情况下,直喷引擎的管理系统可提供三种燃油燃烧模式选择:稀薄燃烧模式、理论配比模式和全功率模式。不同模式之间在于空燃比不同,理论配比模式准确把空燃比控制在14.7:1,但稀薄燃烧模式时的空燃比却高达65:1,在某些发动机上,空燃比甚至更高。相对传统发动机而言,GDI混合气的混合精度大大提高了,并且有效降低了燃油消耗。

超薄燃烧模式:主要用于轻负荷运行条件下,匀速或减速的工况。燃油在压缩冲程的后期注入,使得少量燃料在火花塞附近空气混合,少量的浓混合气外层空气包围着,实现分层燃烧同时又使得燃料与点火火花远离了汽缸壁,最大限度地减少了热损失,保证最低的排放。这种混合气分层的燃烧主要发生在活塞表面与汽缸盖组成的环状燃烧室,燃烧室中还包含喷油嘴控制喷油量的多少,要实现这样的燃烧方式传统的化油器或电喷式发动机几乎不可能。

理论配比模式:主要用于中等负荷,燃油在进气过程开始时就注入,这样有利于油气均匀混合,均质混合气完全燃烧保证排放的废气更纯净。

全功率模式:主要用于急加速和大负荷工况。混合器比例略高于理论配比模式的比率,目的为了防止敲缸的出现。燃油在进气冲程时开始注入,直喷系统伴随着其他发动机系统的同时进行,例如可变正时气门VVT,可变进气歧管长度VLIM/VIM,废气再循环EGR等。在一个工作循环,喷油嘴可能不止一次喷油,在点火之后活塞向下运动时还会出现一次补充喷油。这个补油动作有利于提高动力输出和经济,但有可能未完全燃烧的废气会侵蚀排气门。出于这个考虑,大多数厂家的FSI系统在发动机正常运行时暂停工作。

图:根据喷嘴安装位置和喷嘴口设计,燃油直喷技术的三种喷油模式:喷雾引导式直喷、壁面引导式直喷、气流引导式直喷。

图:宝马所使用的就是Spray-guided Direct Injection喷雾引导式直喷形式。

如今国内各自主品都已经普遍地运用了涡轮增压加缸内直喷。

缸内直喷(GDI),就是直接将燃油喷入气缸内与进气混合的技术。优点是油耗量低,升功率大,压缩比高达12,与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%。目前的劣势是零组件复杂,而且价格通常要贵。

喷射压力也进一步提高,使燃油雾化更加细致,真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合,并且消除了缸外喷射的缺点。同时,喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制,以及活塞顶形状等特别的设计,使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合,从而使燃油充分燃烧,能量转化效率更高。因此有人认为缸内直喷式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。

世界上第一台使用直喷技术的汽油机诞生于1925年。但这里说的只是由瑞典工程师Jonas Hesselman(乔纳斯. 黑森曼)发明的黑森曼发动机(Hesselman engine),而非缸内直喷技术的真正起源。最早尝试汽油引擎缸内直喷技术的是1912年Archibald Low在一辆摩托车上进行的测试,但最终只验证了“该技术可行”,而没有进一步的产业化;而柴油引擎使用缸内直喷技术的时间比汽油引擎早得多,从1894年开始便完成了原型机测试。Jonas Hesselman的设计思路是采用稀薄燃烧技术,也就是在压缩冲程后端开始喷油,然后由火花塞点燃。从最开始使用在汽油机上,后来发展到柴油和煤油机上。黑森曼发动机(Hesselman engine)在使用重燃油的基础上采用低压缩设计。

图:瑞典工程师Jonas Hesselman(乔纳斯. 黑森曼)

图:Hesselman引擎由当时瑞典的三家卡车公司生产, Scania、Tidaholms Bruk和Volvo,但到了1936年左右,它陆续被柴油引擎取代。

在早期的GDI系统中,想要提高发动机功率是很难的,因为GDI只在进气过程中喷油。而传统的喷油式发动机在进气门关闭前4个冲程内都能喷油。直喷发动机的燃油被直接喷射到气缸中,由于只在进气阶段喷油,所以它的喷油量是有限的。随着转速的不断攀升,近期阶段的时间不断变小,在高转速中喷油量会变得非常少。在新的GDI系统中,喷油嘴能产生足够高的压力即使在压缩冲程也能喷油,这意味着喷油动作可以持续整个工作循环。在一切工作条件相同的情况下,GDI发动机要达到与传统发动机相同的输出功率的话,则需要一个更高喷油量的喷油嘴,因此有些发动机采用直喷且多点喷射的方式,例如丰田D-4S技术。

图:丰田的D-4S缸内直喷系统拥有两套喷嘴,大致上的分工是低负载时使用缸内喷嘴节省燃油消耗、高负载时进气管内“帮把手”提供额外所需。

首次应用于汽车汽油发动机的缸内直喷技术由博世(Bosch)公司研发的,并装配于1952年的Goliath和Gutbrod上。到1954年,奔驰推出首驾采用缸内直喷技术的跑车300SL Gullwing,300SL采用博世推出的机械式燃油泵和喷油嘴,当时喷油嘴的装配位置与现今的有所不同,喷油嘴与火花塞一同装在气缸壁上。后来出于成本考虑,更多的还是采用间接喷油的方式。

图:Gutbrod在1952年推出的Superior 700 Luxus,是首个搭载Bosch缸内直喷技术的车型。

二十世纪70年代初,美国汽车公司(AMC)研发出一套连续燃油喷射系统(SCFI)。这套系统应用在传统的AMC直六发动机上,不过这套机器的缸盖经过了全新的设计。这套系统与其它的喷射系统的不同之处,在于它不采用机械的或电子的驱动装置。SCFI主要是依据测量进入的空气流量,从而确定燃油喷射量进行工作的。这个代号为“Straticharge”的发动机第一次路试是装配在1973年的AMC大黄蜂(AMC Hornet),但这个引擎的供油机构却存在着一些先天不足的问题,所以也未能大范围流行。

20世纪70年代后期,福特公司开发出一种分层燃烧技术的引擎,这个分层燃烧技术成为“ProCo”(Programmed Combustion)。其技术核心在其利用了一个独特的高压泵和喷油嘴并采用直喷技术。这个“ProCo”V8引擎应用于福特115和维多利亚王冠(Crown Victoria)上。后来这个计划由于几个技术原因被迫取消:第一,电子控制系统还不够成熟,这是最关键的因素;第二,泵和喷油器的成本过于高昂;第三,稀薄燃烧产生的氮氧化物超出了不久之后EPA新颁发的环保条例。

图:1983年版Crown Victoria采用“ProCo” 分层燃烧技术,可惜这个技术先天不足,很快便寿终正寝了。

经过七十年代石油危机后,各大车厂们纷纷开始为耗油量考虑了,这也促使了机械式燃油喷射技术和电子控制多点式燃油喷射技术的普及,到了八十年代中叶,电脑化管理的电喷技术已经开始普及,而这一波潮流一直延续至今,所以我们可以将1973年的第一次石油危机看作是汽车发展历史里的一个分水岭,之前是化油器的天下,虽然也有不少车长尝试着使用燃油喷射或者缸内直喷技术,但动力效果依然不及化油器来得直接;70年之后则是电喷的时代。

1996年,三菱推出了其率先使用电控缸内直喷技术的4G93引擎,并直接就命名为GDI(Gasoline Direct Injection)了,而其搭载车型就是连国内车友都熟悉都第八代Galant,日规版本的最大马力为131匹/5500转;1997年后,这款引擎远渡重洋,使用在Carisma上销往欧洲市场。但这台4G93 GDI引擎在欧洲并不受欢迎,最主要的原因除了动力被调低至120匹外,更主要的还是因为欧洲在九十年代初开始推广使用更为环保的高硫无铅油品导致了排放的问题,而它的燃油效率也比预期低。虽然如此,三菱的GDI技术还是得以继续发展下去了,1997年三菱开发了第一代六缸GDI引擎,3.5L V6 引擎,代号6G74。之后三菱广泛应用了这项技术,截止2001,三菱生产超过一百万台GDI四缸引擎。

图:使用在Galant上的1.8升直四引擎,代号4G93,也正是它也开创了这个电控化的缸内直喷引擎时代,至2001年,使用GDI技术的4G9系列引擎合共生产了53万多台,包括当时Volvo的S40及V40均有搭载。

GDI技术随着电子管理系统的功能日益强大、尤其配件成本大幅下降下,也越来越受到汽车厂商们亲睐,但再先进的技术也有其缺点,GDI技术,除了那些使用双喷嘴的系统外,几乎全部单点式的缸内直喷引擎都无可避免的发生气门积碳现象;其他的问题还包括了维护成本高(机油品质下降速度加快)、可靠降低、车辆使用寿命周期缩短等一系列问题。

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评论列表(1条)
  • 萧揖
    传统能源,一次能源:石油,煤炭;二次能源,电力。 所以电动汽车不等于新能源!!! 至于有些人为什么选电动汽车,无非是有补贴,且再民用电价基础上充电,不用交养路费,燃油车养路费都是加在成品油价格里。

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