劉小龍 楊星源 韋昌海

摘要：汽車的燃料供給系統(tǒng)是其能在各種工況下正常行駛的保障之一，隨著我國汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的化油器供油方式因?yàn)樽陨砉逃械囊恍┤毕菹拗屏似蜋C(jī)性能的提高，逐漸被電控式噴油技術(shù)所取代。本文重點(diǎn)分析了汽油機(jī)電噴供油的兩種方式、混合氣分配均勻性的工作要求、電控噴射系統(tǒng)的輸送與噴射等方面問題，同時提出進(jìn)一步優(yōu)化汽油機(jī)性能或減少污染排放的優(yōu)化措施，使汽油機(jī)燃油供給系統(tǒng)得到優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：汽油機(jī)；空燃比；分配均勻性

引言

汽車傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)多以汽油機(jī)為主，燃油供給方式主要是化油器供油，化油器是機(jī)械控制實(shí)現(xiàn)燃油供給的，在靈敏性和精準(zhǔn)性上都不夠好。當(dāng)前發(fā)達(dá)國家化油器幾乎已經(jīng)消失，發(fā)展中國家雖然仍有大量化油器發(fā)動機(jī)在使用，但新生產(chǎn)的車輛都裝配的是電控噴射系統(tǒng)。盡管電控噴油使得供油系統(tǒng)的精準(zhǔn)性和靈敏度都有了質(zhì)的提高，但目前仍然處于發(fā)展的階段，使得汽車燃油供給系統(tǒng)依然有著很大的優(yōu)化空間。

一、汽油機(jī)電控噴射兩種方式的比較

汽油機(jī)電控噴射的方式主要有兩種，一種是進(jìn)氣管道噴油，另一種則是缸內(nèi)直噴。進(jìn)氣管噴油是借助氣流完成的燃料與空氣的混合，由于氣流自身存在不確定性因素，容易形成濃度不均勻的分層混合氣，使氣缸做功沖程因?yàn)槿紵怀浞侄a(chǎn)生較多的污染排放。[1]缸內(nèi)直噴是在氣缸壓縮行程后期在缸內(nèi)噴油，汽油與進(jìn)氣管進(jìn)入空氣混合形成混合氣。采用缸內(nèi)直噴的方式利于汽車的行駛和節(jié)能減排，同時也克服了進(jìn)氣管噴射造成的燃油浪費(fèi)。使得缸內(nèi)直噴的得到極大的優(yōu)化。

二、進(jìn)氣管機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

當(dāng)今發(fā)動機(jī)多為多缸機(jī)，各氣缸能否獲得接近一致的混合氣，直接關(guān)系到發(fā)動機(jī)效率的高低?，F(xiàn)以四缸機(jī)為例，對于幾種典型的進(jìn)氣管機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。首先假定各缸排氣管氣體流動情況一致，進(jìn)氣開始時，各氣缸內(nèi)的壓力近似相等。如果相鄰沖程的氣缸共用獨(dú)立等長進(jìn)氣管道，這樣可使各氣缸混合氣體分配基本一致。但如果相鄰氣缸共用一支進(jìn)氣管道，就會導(dǎo)致進(jìn)氣量的不均勻。[2]由于各氣缸進(jìn)氣量的不同，則各氣缸內(nèi)混合氣濃度不一致，使發(fā)動機(jī)的功率下降。綜合分析，相鄰沖程公用進(jìn)氣管可提高發(fā)動機(jī)性能。同時，設(shè)計(jì)進(jìn)氣管時要避免急彎，并且進(jìn)氣管內(nèi)壁要盡可能的光滑以減小阻力。另外，考慮到進(jìn)氣歧管的長短不同，氣管越長對氣流的阻力就越大，靠近進(jìn)氣總管的歧管進(jìn)氣量會偏多，為了使各氣缸進(jìn)氣量相當(dāng)，可以讓靠近進(jìn)氣總管的歧管細(xì)一些，遠(yuǎn)離總管的歧管粗一些，從而使各氣缸的進(jìn)氣量盡可能的達(dá)到一致。也可以使用可變進(jìn)氣歧管，實(shí)現(xiàn)各氣缸進(jìn)氣量均勻性。

三、燃料供給與噴射的優(yōu)化

（一）單點(diǎn)噴射與多點(diǎn)噴射的比較

汽油電控噴射有兩種方式，一種是單點(diǎn)噴射，一種是多點(diǎn)噴射。單點(diǎn)噴射只有一個噴油器，通過噴油器直接向進(jìn)氣管總管噴油，汽油隨空氣流經(jīng)各進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸參與做功。這種噴射方式存在著很大的不足，首先由進(jìn)氣總管分出的各進(jìn)氣歧管一般長度很難保證等長，那么進(jìn)入各氣缸的混合氣就會不均勻，從而會影響發(fā)動機(jī)各氣缸間的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，進(jìn)氣管道內(nèi)裝有節(jié)氣門，節(jié)氣門的打開程度是由油門控制的，駕駛員需要根據(jù)實(shí)際行駛過程中的不同工況，選擇自己的車速，節(jié)氣門不可能始終保持全開的狀態(tài)，使進(jìn)氣管內(nèi)真空度不同，進(jìn)氣管的混合氣會受節(jié)氣門的阻礙作用，形成湍流，使各進(jìn)氣管進(jìn)氣量差異很大，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的效率降低。多點(diǎn)噴射相比于單點(diǎn)噴射有很大的優(yōu)勢，多點(diǎn)噴射是將噴嘴安裝在和進(jìn)氣歧管口處，在很大程度上幫助了混合氣的均勻分配，利于發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)較高的功率。同時在進(jìn)氣管設(shè)計(jì)時，還可以充分利用空氣的慣性增壓效應(yīng)，使發(fā)動機(jī)的效率有進(jìn)一步的提高。

（二）噴射時序的選擇

單點(diǎn)噴射系統(tǒng)只有一個噴油器，所以不存在噴射時序的選擇問題。但現(xiàn)在發(fā)動機(jī)多采用電控噴射系統(tǒng)，電控噴射系統(tǒng)為多點(diǎn)噴射，發(fā)動機(jī)各氣缸做功沖程存在先后關(guān)系。所以，合理的噴射順序，對發(fā)動機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高效率有很大的幫助。多點(diǎn)噴射的噴油時序主要有三種，分別是同時噴射、分組噴射、順序噴射。同時噴射只使用一個驅(qū)動器，控制著發(fā)動機(jī)每個噴油器的噴油。驅(qū)動器驅(qū)動噴油器在一個工作循環(huán)內(nèi)完成一定次數(shù)的噴油以供發(fā)動機(jī)做功使用，但因?yàn)榘l(fā)動機(jī)各氣缸做功沖程存在先后順序，同時噴射的燃油不能得到充分的利用，各進(jìn)氣歧管分配的混合氣會有很大差異，不利于發(fā)動機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。相比于同時噴射，分組噴射和順序噴射更有利于發(fā)動機(jī)提高效率。分組噴射是對噴油器分組，每組由一個驅(qū)動器控制噴油，這樣可以降低噴油器和驅(qū)動器的工作強(qiáng)度，減小發(fā)動機(jī)工作時對其的損害。順序噴射的工作原理是根據(jù)各氣缸的工作順序依次進(jìn)行噴油的，首先這種方式燃油利用率比較高，可以保證混合氣量和濃度的一致性。雖然要考慮噴射提前角的問題，但利用自動調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)控制。

（三）噴油器驅(qū)動方式的選擇

噴油器的驅(qū)動有電壓驅(qū)動和電流驅(qū)動兩種方式，最早投入應(yīng)用的是電壓驅(qū)動方式。噴油器電感線圈的內(nèi)電阻值分為低電阻值（0.6～0.3Ω）、高電阻（12～17Ω）。[3]電流驅(qū)動器一般只適用于低電阻噴油器，電壓驅(qū)動器可以用于低壓和高壓噴油器，在配合低壓噴油器使用時，噴油器需要串聯(lián)一個附加電阻。但因?yàn)槎嗉佑懈郊与娮璧木壒?，電路對電壓變化的感?yīng)能力下降，靈敏度降低。而電流驅(qū)動方式電路中沒有額外電阻影響，外界有電壓信號施加后，使噴油器針閥打開，實(shí)現(xiàn)噴油，從結(jié)構(gòu)上來分析，電流驅(qū)動電路要比電壓驅(qū)動復(fù)雜很多，但從性能上分析，電流驅(qū)動比電壓驅(qū)動更精準(zhǔn)。

結(jié)束語

盡管目前發(fā)動機(jī)技術(shù)已經(jīng)具有了很高的水平，但隨著社會的發(fā)展，人們環(huán)保和節(jié)能意識不斷增強(qiáng)。汽車發(fā)動機(jī)節(jié)能與排放方面的研究也會持續(xù)進(jìn)行下去。對于發(fā)動機(jī)整體而言，部分系統(tǒng)或組成結(jié)構(gòu)仍然有很大的優(yōu)化空間。為了應(yīng)對未來汽車的市場和社會需求，發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)化也將繼續(xù)進(jìn)行下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]卓賦，劉啟華 《車用汽油機(jī)燃料噴射與電子控制》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.8

[2]陸際清，劉崢，莊人雋. 《汽車發(fā)動機(jī)燃料供給于調(diào)節(jié)》 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002.10

[3]黎蘇，刑繼學(xué)，何若天《新型轎車電噴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與維修技術(shù)》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社