FAI二沖程缸內直噴汽油機的研究.pdf

1、二沖程摩托車因為排放差油耗高被市場逐漸冷落,在技術上解決二沖程汽油機排放油耗問題的關鍵是采用電控燃油缸內直噴燃燒系統(tǒng). 本文將成本低、簡單可靠的新型脈沖式FAI(Free Armature Injection)燃油噴射單元應用于98cc排量的二沖程汽油機,進行了電控燃油缸內直噴燃燒系統(tǒng)的研究,開發(fā)成功了發(fā)動機樣機,并裝載于一臺AX-100型摩托車樣車,進行了初步整車試驗. 以原化油器發(fā)動機為基礎,重新設計改造了一個適合缸

2、內直噴的進氣、供油和燃燒室系統(tǒng).并且通過大量的發(fā)動機臺架試驗,分析了噴油相位和噴油器的結構參數(shù)、燃燒室形狀、旁通孔的大小等參數(shù)對發(fā)動機低速低負荷工況下的性能、燃油消耗和排放的影響規(guī)律；通過最后的優(yōu)化和實際的考慮,獲得了最終的二沖程直噴發(fā)動機樣機的控制MAP圖,試驗研究了其動力性、燃油經(jīng)濟性以及排放性能,還做了該樣機和原化油器發(fā)動機的動力性能、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)動機流場分析軟件FIRE和動網(wǎng)

3、格的技術進行了二沖程發(fā)動機缸內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對直噴發(fā)動機的分層充氣的影響.理論模擬研究結果表明,直噴發(fā)動機要實現(xiàn)較好的分層,需要很高的燃油霧化程度,和優(yōu)化燃燒室的結構和噴油器位置等參數(shù).由理論計算結果得到,噴油器在缸蓋上的位置為15度左右(與中心豎直垂線方向),噴油相位為上止點前95度(排氣口剛剛關閉)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)動機臺架試驗研究結果表明,在怠速工況下,隔次噴射可以有效降低發(fā)動機的燃油消耗油量和HC排放水平；在低速低負荷工況下,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),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,但是扭矩難以調節(jié),不能得到穩(wěn)定的低怠速,難以適應實車的應用.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.而在大負荷及高速工況,在不導致噴油直接進入排氣口的前提下,盡可能提前噴油可以基本實現(xiàn)均質燃燒,獲得大扭矩,同時大幅度降低燃油消耗率和HC排放量. 將試驗樣機裝在摩托車上的整車初步試驗結果表明,開發(fā)的FAI二沖程缸內直噴摩托車,能夠正常行駛,加速性能良好,啟動容易,HC排放濃度比原化油器車有大幅度降低.但怠速轉速偏高,