可随发动机工况自适应调节的喷油系统

2013-11-20 18:50:29来源: 互联网

    印度理工的研究小组研发出了新型喷油嘴,可以根据发动机工况不同,改变直喷油束的形状,相应论文发表在了国际发动机研究期刊上。

    该喷油嘴可在三种工况下工作:中央单孔喷射(分层燃烧模式)、周向六圆孔喷射(均质稀混合气模式)、6 1喷射(均质浓混合气模式)。工况转换由两根被螺线管电磁线圈带动的轴针完成。

    直喷发动机在部分载荷下采用分层混合气可以提高效率,在最大负载下采用均匀充量可以提升发动机的功率。要想让直喷发动机充分发挥出优势,它就必须能在以上的两种工作模式之间无缝地切换。

    为了实现理想的分层效果,就必须在火花塞周围形成近似理论空燃比的可燃混合气。分层燃烧的缺点是有些时候不够稳定(火花塞周围混合气过浓),有些时候后会发生失火(火花塞周围的可燃混合气不足)。分层燃烧的关键就是合理控制燃料与空气的混合,将理论空燃比的可燃混合气引导到火花塞的周围。

    为了实现理想的均质燃烧效果,必须在整个气缸内营造近似理论空燃比的均匀的混合气。研究人员通过改变喷油时机、喷油持续时间、喷油策略、喷油压力、气缸和进气道形状等参数,控制发动机在分层和均质两种燃烧模式之间进行转换。

    至于如何将理论空燃比的混合气引导到火花塞附近,研究人员认为可以从喷射导向、壁面导向、气流导向三者之中任选,他们选择了气流导向的方式。

    目前直喷发动机的喷油嘴有多种类型,其中最常见的就是两种涡流式喷油嘴:多孔喷油嘴(对应本文中的周向六孔模式)和轴针式喷油嘴(对应本文中的中央单孔模式)。

    中央孔式喷油器可以产生集中的油束,有利于产生分层效果。周向多孔喷油器可以产生更分散的油束,让混合气更均匀。在这两种喷油方式的基础之上,燃油喷射系统可以实现三个不同的工作模式(中央单孔、周向六孔、6+1)。

    对于分层模式,中央油孔由位于正中的轴针控制,可以产生集中油束,配合合适的导向气流,就可以在火花塞周围的局部产生理论空燃比混合气。

    对于均质模式,六个周向油孔由内部的圆周轴针控制,产生分散的油束。因为两个轴针分别由不同的电磁线圈控制,所以当两个线圈同时动作时,喷油器将产生最大喷油量,适合于发动机需要很高的功率输出的场合。

    研究小组的论文总结了仿真研究的结果。结果显示出该型喷油器在不同模式下都大大提升了燃料和空气的混合效果。

    ·中央油孔喷射的确在火花塞周围产生了近似理论空燃比的混合气。在火花塞周围两厘米的球形空间内所含有的燃料量占每次喷进气缸燃料量的12.1%。相比之下,周向六孔喷射下,这一数字仅为2.5%。过量空气系数0.93(六孔模式下为0.6)。

    ·六孔模式下,燃烧开始时刻,缸内充量为理论最大充量的80%,具有近似理论空燃比,可以进行均质燃烧。

    ·6+1模式下,喷油量最大,为理论最大充量的96%,可以在高负载工况下可靠地产生较高的功率。

 

关键字:发动机  工况  自适应  适应

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/1120/article_8204.html
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