為了讓汽車引擎達到更強的輸出與更高的燃油經(jīng)濟性，各家車廠一直致力于新科技的開發(fā)，而除了相當(dāng)廣為人知的氣門技術(shù)、增壓手段之外，近年來尚有名為「缸內(nèi)直噴」的科技崛起，并得到各家車廠的青睞。究竟這譯自于「Direct Injection」的新玩意與目前廣泛使用于量產(chǎn)車引擎供油系統(tǒng)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(gòu)造上，傳統(tǒng)多點噴射系統(tǒng)的噴油嘴是位于進氣歧管前方，在引擎需要供油時，由計算機計算出最佳的供油量并與進入引擎的空氣混合后，經(jīng)由進氣閥門到達汽缸內(nèi)部，并進行壓縮、爆炸等動作。至于缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，則是將噴油嘴置于汽缸內(nèi)部，其特色在于引擎燃油的取得不需要經(jīng)過氣門的開啟，而能夠藉由計算機主動控制噴油時間、壓力與噴射量。與傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)相較，缸內(nèi)直噴不受限于傳統(tǒng)機械構(gòu)造的進氣方式，而且能夠依照引擎所需隨時調(diào)整空燃比例等特點，均使其表現(xiàn)擁有無限的想象空間。
眾所皆知，內(nèi)燃機在一般工作狀態(tài)中所需的理想油氣比例為1：14.7，這種調(diào)配是傳統(tǒng)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(shù)狀態(tài)下如冷車啟動、怠速運轉(zhuǎn)、急加速或低氣壓環(huán)境等，這樣固定的供油方式實際上并無法全面滿足引擎的運轉(zhuǎn)需求，甚至可能因而產(chǎn)生黑煙、燃燒不全與馬力不足等狀況。至于噴射供油系統(tǒng)，則相對顯得智能許多，其中樞系統(tǒng)會隨時偵測引擎溫度、進氣流量、轉(zhuǎn)速變化、震動狀況，并依照實際需求調(diào)整供油量與點火時間，因此在動力輸出、燃油經(jīng)濟與排污表現(xiàn)上可以取得相當(dāng)不錯的平衡。
但是由于引擎構(gòu)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(tài)下才能進行，故行車計算機所能控制的因子其實也相當(dāng)有限。直到缸內(nèi)直噴系統(tǒng)問世后將噴油嘴內(nèi)移到汽缸內(nèi)部后，才開啟了全新的視野，其能直接由計算機主動決定噴油時機與份量，至于氣門則僅看管「純空氣」的進入時程，兩者則是在進入到汽缸內(nèi)才進行混合的動作。
也由于油、氣的混合空間、時間都相當(dāng)短暫，故缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的噴油嘴必須輔以高增壓系統(tǒng)，以大幅提高燃油的噴射壓力與效率，并達到高度霧化的效果，期有更佳的混合表現(xiàn)。此外，缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的燃燒室、活塞也大多具有特殊的導(dǎo)流槽，以供油氣在進入燃燒室后能夠產(chǎn)生氣旋渦流，藉以提高混合油氣的霧化效果與燃燒效率。
在構(gòu)造改變之后，供油動作已完全獨立于進門與活塞系統(tǒng)之外，中央計算機也因而擁有更多的主導(dǎo)權(quán)。于是乎，超乎傳統(tǒng)噴射理論的稀薄燃燒與更多元的混合比便得以發(fā)生。
在穩(wěn)定行進或低負載狀態(tài)下，采用缸內(nèi)直噴設(shè)計的引擎得以進入Ultra lean（精實）模式。在此設(shè)定下，引擎于進氣行程時只能吸進空氣，至于噴油嘴則在壓縮行程才供給燃料，以達到節(jié)約效果。根據(jù)實際測試，其最高能達到1：65的油、氣比例，除了節(jié)能表現(xiàn)相當(dāng)驚人，整體動力曲線也能夠維持在相當(dāng)高的平順程度。然而本模式由于會產(chǎn)生相當(dāng)大量的NOx（硫化物）與高溫，所幸在近期由于技術(shù)與材料科學(xué)的突破，故也已得到相當(dāng)程度的解決。
Mercedes-Benz的3.5升V6引擎在導(dǎo)入了CGI技術(shù)后，馬力輸出一舉由原本的272hp提升到292hp！
當(dāng)引擎需要較大動力時，行車計算機則會選擇進入低污（Stoichiometric combustion）模式，此時的噴油動作雖然在傳統(tǒng)的進氣步驟進行，不過計算機仍會依照排氣管感知偵測系統(tǒng)所傳回的信息隨時進行油量微調(diào)，并縝密計算排放物與觸媒間的互動關(guān)系，以將污染降到最低。至于全負載系統(tǒng)，則稱為Full power mode。在此戰(zhàn)斗狀態(tài)下，噴油系統(tǒng)通常將會與點火、進氣系統(tǒng)緊密合作，并以釋放出最強的動力為目標。
Alfa Romeo的JTS（Jet Thrust Stoichiometric）直噴系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速僅1500rpm以上便會停止稀薄燃燒功能，以降低NOx的排放。
簡而言之，Direct Injection的優(yōu)勢就在于利用自主性極高的噴油系統(tǒng)，來創(chuàng)造出「低速節(jié)能」、「中速減污」與「高速強悍」三者兼具的表現(xiàn)。
根據(jù)記載，世界上最早采用缸內(nèi)直噴引擎的量產(chǎn)車為1955年登場的Mercedes-Benz 300SL，其裝置了來自Bosch的燃料整合系統(tǒng)，整體設(shè)定以性能表現(xiàn)為主要考慮。至于噴油嘴，則被安置在汽缸壁上。
近代掀起相關(guān)發(fā)展熱潮的，則當(dāng)屬Mitsubishi Motors，該公司在1996年便曾以代號4G93的直列四缸引擎為素材，建造了副名為GDI（Gasoline direct injection）的動力系統(tǒng)，并裝置于該廠旗下的Galant/Legnum車系上，隨后也成功銷往歐洲，并出售技術(shù)予PSA集團。然而由于當(dāng)時技術(shù)并不成熟，因此也造成該系統(tǒng)的低速NOx排量相當(dāng)驚人，而隨即被許多注重環(huán)保的國家拒于門外，其發(fā)展也因而減緩。
到了2001年時，Volkswagen/Audi集團也發(fā)展出獨有的FSI（Fuel Stratified Injection）缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，除了效能相當(dāng)優(yōu)異，同時更搭配了渦輪增壓來創(chuàng)造出性能味強烈的組合。至于BMW，則是也早在該公司的V12引擎上裝置了直噴機構(gòu)，更進一步的成績則將在今年下旬以HPI（High Precision Injection）的面目搭配渦輪增壓與世人見面。
至于這兩年，則有Mercedes的CGI與Mazda的DISI系統(tǒng)先后問世，上述兩者皆以壓榨性能為主要設(shè)計取向，并且在市場上也都有亮眼的成績。此外，美國的GM、Ford以及意大利的Alfa Romeo、日本Toyota等車廠，也都陸續(xù)有相關(guān)作品問世，讓缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的普遍性日漸升高。
相關(guān)評測
