FAI二沖程缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的研究.pdf

1、二沖程摩托車因?yàn)榕欧挪钣秃母弑皇袌鲋饾u冷落,在技術(shù)上解決二沖程汽油機(jī)排放油耗問題的關(guān)鍵是采用電控燃油缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng). 本文將成本低、簡單可靠的新型脈沖式FAI(Free Armature Injection)燃油噴射單元應(yīng)用于98cc排量的二沖程汽油機(jī),進(jìn)行了電控燃油缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)的研究,開發(fā)成功了發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī),并裝載于一臺(tái)AX-100型摩托車樣車,進(jìn)行了初步整車試驗(yàn). 以原化油器發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ),重新設(shè)計(jì)改造了一個(gè)適合缸

2、內(nèi)直噴的進(jìn)氣、供油和燃燒室系統(tǒng).并且通過大量的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn),分析了噴油相位和噴油器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、燃燒室形狀、旁通孔的大小等參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)低速低負(fù)荷工況下的性能、燃油消耗和排放的影響規(guī)律；通過最后的優(yōu)化和實(shí)際的考慮,獲得了最終的二沖程直噴發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)的控制MAP圖,試驗(yàn)研究了其動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及排放性能,還做了該樣機(jī)和原化油器發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能、燃油消耗率和排放性能的比較. 利用AVL公司開發(fā)的專業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)流場分析軟件FIRE和動(dòng)網(wǎng)

3、格的技術(shù)進(jìn)行了二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴分層充氣的多維數(shù)值模擬,從理論上探討和研究燃燒室形狀和噴油器的位置和方向、噴油相位和噴油液滴的索特平均直徑SMD對(duì)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的分層充氣的影響.理論模擬研究結(jié)果表明,直噴發(fā)動(dòng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)較好的分層,需要很高的燃油霧化程度,和優(yōu)化燃燒室的結(jié)構(gòu)和噴油器位置等參數(shù).由理論計(jì)算結(jié)果得到,噴油器在缸蓋上的位置為15度左右(與中心豎直垂線方向),噴油相位為上止點(diǎn)前95度(排氣口剛剛關(guān)閉)左右,分層充氣效果較好:兩種燃燒室

4、(半球形和錐形)都有一定的分層效果,半球形燃燒室則略好一些. 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)研究結(jié)果表明,在怠速工況下,隔次噴射可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗油量和HC排放水平；在低速低負(fù)荷工況下,大壓力、小升程的噴油器,通過更好的霧化,可以更好的改善HC排放和燃油消耗.旁通孔的截面積越大(一定范圍內(nèi)),殘余廢氣量就越小,泵氣損失也越小,就越能改善HC排放和燃油消耗,但是扭矩難以調(diào)節(jié),不能得到穩(wěn)定的低怠速,難以適應(yīng)實(shí)車的應(yīng)用.旁通孔的截面積比較小

5、,則斜錐形燃燒室較為適合,HC排放和燃油消耗改善較好；反之,較大的旁通孔則半球形燃燒室的HC排放和燃油消耗改善好.而在大負(fù)荷及高速工況,在不導(dǎo)致噴油直接進(jìn)入排氣口的前提下,盡可能提前噴油可以基本實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燃燒,獲得大扭矩,同時(shí)大幅度降低燃油消耗率和HC排放量. 將試驗(yàn)樣機(jī)裝在摩托車上的整車初步試驗(yàn)結(jié)果表明,開發(fā)的FAI二沖程缸內(nèi)直噴摩托車,能夠正常行駛,加速性能良好,啟動(dòng)容易,HC排放濃度比原化油器車有大幅度降低.但怠速轉(zhuǎn)速偏高,