科普词条：缸内直喷

导言：

让一台发动机运转，本质上就是让汽油和空气在合适的地点相遇。过去的百年里，工程师为这场相遇设计过许多方式，每一次改进都是为了让燃烧更充分。随着技术和排放标准的不断提升，更加精准的缸内直喷在家用车上大规模普及。

在发动机的发展史上，让汽油和空气恰到好处地相遇并燃烧，一直是工程师们不断优化的目标。最初的奔驰一号依靠真空吸力的化油器实现燃烧；进入电控时代后，歧管喷射让油气混合更加均匀；而为了追求更高燃烧效率，缸内直喷技术将燃油直接喷入气缸，让燃烧更加高效。

缸内直喷和歧管喷射的区别

相比上一期科普词条中名字和原理毫无关联的阿特金森循环，缸内直喷这项技术就非常直观，工作原理一目了然。在缸内直喷出现之前，家用车普遍采用的是歧管喷射系统。

缸内直喷将燃油直接喷入燃烧室

歧管喷射的喷油嘴安装在进气歧管上方，当发动机进入吸气行程时开始喷油，汽油会在进气道内与空气提前混合，形成油气混合物，随后再被吸收气缸。而缸内直喷就是直接将燃油喷入气缸。为此喷油嘴不再安装在进气歧管，而是被布置在燃烧室的侧方或顶部。

歧管喷射将燃油喷入进气歧管，与空气提前混合后进入气缸

除此之外，缸内直喷还需要高压油泵负责把燃油压到几十兆帕，为喷油嘴提供足够的喷射能量，将燃油充分雾化。

缸内直喷的工作原理和优势

当发动机工作时，缸内直喷的喷油嘴在电子控制单元的精确指令下，将高压燃油直接喷入气缸。喷射的时机、喷油量和喷射角度也能根据发动机工况灵活调整，这使燃油不需要在气缸外提前与空气混合，而是在气缸内迅速完成混合，实现现场调制。

燃油直接喷入燃烧室，提高了燃油效率和性能

相比之下，在气缸外提前混合燃油和空气的歧管喷射会导致燃油在进气道中部分蒸发，混合不均匀，并且气流和温度变化也会影响混合效果。而在需要瞬时动力时，燃油也无法完全燃烧。

歧管喷射和缸内直喷对比图

而直接将燃油喷入气缸的缸内直喷就完全避免了这些问题，使燃烧更充分、热效率更高，同时喷射时机和喷油量可根据发动机负荷实时调整，发动机响也应更迅速。

缸内直喷的缺点

那么缸内直喷有这么多优势，为什么没有完全取代传统的歧管喷射呢？一方面，由于燃油不再经过进气道，进气门便失去了被冲刷的机会，清洁作用减弱容易形成积碳。时间一长发动机动力可能下降、油耗增加，运转也不如从前顺畅。另一方面，越先进的技术往往意味着更复杂的结构和更高的成本；而复杂的结构自然是零件更多，出问题的几率也增加，后续的维修和保养自然也更昂贵。

缸内直喷进气门背面碳沉积明显

也正因如此，厂商并没有完全舍弃歧管喷射，而是将两者的优势结合起来，开发出混合喷射系统。也就是说，在同一台发动机上同时配备歧管喷射和缸内直喷：在冷启动或低负荷工况下使用歧管喷射，不仅可以清洁进气门，还能降低颗粒物排放；而在需要瞬时动力的高负荷工况下，则切换到缸内直喷，充分发挥发动机的极致动力。

结语

技术的进步是一场接力棒，新的方法总是在前人经验的基础上不断演进。每一代技术都在满足当下的需求，同时也为下一代创新积累经验。在汽车工程的世界里，也许不存在最完美的解决方案，但针对具体的问题总能找到最佳权衡。

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