FAI二冲程缸内直喷汽油机的研究

! " " # 年 . 月 !!!!!!!!!!! 蔡晓林等 ! V = X二冲程缸内直喷汽油机的研究
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喷油压力可达 + b0 " 驱动脉冲越宽 " 喷油压力越高 # 随着驱动脉冲宽度的增加 " @ !! 从图中可以看出 ! 喷油量近似呈线形增加 " 并且与脉 冲 频 率 " 即 发 动 机 转 速 的 关 系 不 明 显#由 于 V = X喷 油 器 采 用 了 喷 油 和回位全程电磁驱动的结构设计 " 并且电枢在磁场中完全自由 " 所以该喷油器可以以较低的驱动电压实 现 高频喷射 # 具体地说 " 本试验所用的喷油器在 ) % 相当于 ,! !$ 电池电压下可以实现最高 ) ! " 次$ M " " $ 的高压喷射 # 由于该喷油器压力 大 于 . b0 " 所 以 可 以 在 压 缩 行 程 的 后 半 期 喷 油" 从而有望 A C H D下& @ 实现缸内分层燃烧 # 由于二冲程发动机的燃烧温度高 " 因此在供油系统中增加了一个低压油泵 ’ 它可以 排除喷油器中产生的气泡 " 而且有一定的冷却作用 #
对于小缸径设计 ! 特别是发动机排量在 9 的摩托车 # 采用低成本的燃油直喷技术是 "C /$) ! 9C / 之间 " 最为合理的方案 # 其中应用 最 多 的 以 电 控 燃 油 夹 气 喷 射为主 $ 如 3 a ] X ;= / 公司的 I 5 V X I! I C @ & &5 D *
%)& %!# ) .& # # 以及 3 X V 0 公司开发的 X = 0 = 2 系统 ) A S H B @ &公 司 和 H D >V Q > & X D > O B H % DI M B > C"夹气喷射技术 ) G R N % ) ## ) 9& 开发的 = 都取得了不错的效果 $ 但电控燃油夹气喷射系统的缺点是系 V % A P V X燃油夹气喷射系统 #
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图 J! 燃油喷射系统 K ( ] J K 7 4 6 ( $ 4 & ’ ( ) $% % ’ 4 5 : @ 9
图 M! 喷油器的流量特性 K ( ] M K 6 7 ( 8& < # " # & ’ 4 ") *$ ) b b 6 4 : 万方数据
图 N! 频率 cJ ^ ^E b时喷油器喷射压力特性图 K ( ] N $ 4 & ’ ( $ " 4 % % 7 " 4& < # " # & ’ 4 ") *$ ) b b 6 4 ( $’"J ^ ^E b : @ :3
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直喷 = c * ) " " 9 "CC 9 "CC
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原机 = c * ) " "
直喷 = c * ) " " \ 极磁电机外触
点火
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修订日期 ! ! " " . * " + * ) \$ ! " " . * ) " * ! ,& " 收稿日期 ’ 万方数据 作者简介 ! 蔡晓林 ! # 男# 博士生 # 主要研究方向为汽油机直喷技术和发动机性能改进 & ) + , ![ "
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内 !! 燃 !! 机 !! 学 !! 报 !!!!!!!!!!!!!!! 第 ! ! 卷第 ! 期
引言
二冲程汽油机由于其结构简单 % 升功率高 % 成本低廉等优点而广泛应用于摩托车 % 小型汽车 % 舷外机 和割草机等领域 & 由于传统的曲轴箱扫气化油器供油 式二 冲程 发动机 在 换 气 方 面 存 在 的 固 有 问 题 # 在 大多数情况下 # 未燃 42 直接进入排气系统中 # 使其 42 排放和油耗很高 & 但是有关的污染物排放的法 规已经迫使二冲程发动机降低它的未燃 42 排放和油 耗 & 因此新 型的 低 排 放 污 染 % 低燃油消耗的二冲 程火花塞点火式发动机的开发已经迫在眉睫 & 以前 # 充分 分离新 鲜混合 气 和 燃 烧 室 中 的 废 气 还 是 不 可
)$-) 能的事情 & 直到缸内直喷技术的出现 # 才使人们看到了二冲程发动机的曙光 ( &
近年来 # 国外研究人员在把燃油直喷技术应用于二冲程发动机上做出了很多设想 # 基本方案包括缸
,$+) ) ") 内高压燃油喷射 % 电控 低 压 缸 内 燃 油 直 喷 ( % 电 控 燃 油 夹 气 喷 射 以 及 机 械 式 空 气 辅 助 燃 油 喷 射( &
统相对复杂 ’ 成本高 # 而且对喷入缸内的燃油量不能进行及时准确的调节 $
%-& 实现二冲程摩托车发动机的缸内燃油 本项工作旨在应用低成本的一体 化 电 磁 燃 油 喷 射 器 V = X)
直喷 # 可以准确 ’ 定时定量地对喷入缸内的燃油量进行调节 # 从而解决二冲程发动机排放差 ’ 油耗高的问 题# 同时又不丧失二冲程发动机的固有优点 $ 本文初步探讨了应用 V = X技术实现二冲程发动机缸内燃 油直喷化的基本方案 # 并通过大量的台架试验研究得到了电控参数的 b= 该方案 0 图 $ 试验结果表明 ( 在初步优化控制参数后 # 发动机工作稳定 # 大大改善了油耗和 42 排放 $
J! 燃油喷射系统
图 ) 所示为本项研究所用的燃油喷射系统 # 它是由一个电控的 V = X喷油器和一个低压供油泵组成 的 $ 所需的电控单元硬件和软件是专为本项研究而开发的 $V = X喷油器是一个电磁驱动的高压喷油装 置# 通过电磁线圈驱动其中的自由电枢和柱塞对高 压 油箱中的燃油进 行 脉 冲 式 加 压 喷 射 $ 调 节 驱 动 电 压脉冲宽度就可以调节喷油量 $ 图 ! 为试验所用 V = X喷油器的喷油量和喷油驱动脉宽的关系图 $ 图 . 为喷油压力脉冲波形图例 $
内 燃 机 学 报 第! " 第 ! 期 !!!!!!!!!!!!! ! ! ! ! !!!!!!!!!!!$ ! " !卷! ! " " # % & ’ ! ! ! " " # ( % ’ ! ! " # $ % # & ’ ( ) $ %) *+ , + . 文章编号 ! " # ) " " " * " + " + ! " " # " ! * " ) ! + * " ,
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K B -二冲程缸内直喷汽油机的研究
蔡晓林)! 杨延相!! 张 平)! 刘昌文)! 郗大光!! 尤 兵)
! 天津大学 机械工程学院 # 天津 . 天津内燃机研究所 # 天津 . " )’ " " " , !$ !’ " " " , ! 摘要 ! 基于 = ! 缸内直喷 c * ) " "二冲程化油器式发动机进行了 V = X V A > >= A C @ B Q A >X D > O B H % D自由电枢喷射" R 二冲程发动机的台架试验研究 # 在原机的基础上设计改造了一个适合缸 内 直 喷 的 燃 烧 室 结 构 # 获得了大量 的缸内直喷的试验数据和电控参数的 b= 并做了 该 直 喷 发 动 机 和 原 化 油 器 发 动 机 的 性 能 % 燃油消耗 0图# 和 42 排放的比较 & 结果表明 # 极大改善了 V = X直喷技术能够成功地应用 于 二 冲 程 发 动 机 缸 内 直 喷 系 统 # 燃油短路的现象和扫气效率 # 在整个运行范围内燃油消耗大大降低 # 42 排放改善很多 & 关键词 ! 缸内直喷 $ 二冲程发动机 $ 燃油消耗 $ 排放 V = X喷射 $ 中图分类号 ! ; < # ) . ^ -!!! 文献标识码 ! =
M! 发动机
!! 发动机的规格参数如表 ) 所示 #
表 J! 二冲程直喷发动机的规格参数 ! # H ] J!0 # " # 5 4 ’ 4 " %) * ’ = )% ’ " ) S 4V , 4 $ ( $ 4 :
项目 缸径 行程 排量 有效压缩比 燃油供给系统 进气控制 原机 = c * ) " " 9 "CC 9 "CC