銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 熊景鳴,席昌錢
EA888發(fā)動機誕生于2006年,集缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、進氣歧管翻板等技術(shù)與一身,由于越來越嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)和用戶對降低燃油消耗的需求,EA888發(fā)動機已更新到第3代。邁騰車采用的第3代EA888發(fā)動機包括1.8T和2.0T兩種,2.0T發(fā)動機相比于1.8T發(fā)動機具有以下優(yōu)勢:氣缸蓋集成排氣歧管、帶有旋轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)的創(chuàng)新式熱量管理系統(tǒng)、電控廢氣旁通閥、雙噴射系統(tǒng)。
SRE在進氣門和進氣道上形成液態(tài)油膜,燃油蒸發(fā)霧化與空氣混合后進入氣缸內(nèi)燃燒。但油膜類似于電容具有積分作用,會使發(fā)動機無法精確控制瞬時供油量,并且冷起動時進氣道溫度較低,無法充分蒸發(fā)燃油,致使燃油計量存在偏差,因此,發(fā)動機在起動過程中一般會增加噴油量,使實際供油量遠遠大于需求供油量。
TSI是將燃油直接噴入發(fā)動機氣缸內(nèi),避免了進氣道燃油濕壁,實現(xiàn)對燃油供給量的精確控制。但TSI對于燃油蒸發(fā)和油氣混合物的形成有更高要求,這就需要用更高的燃油噴射壓力來提高燃油的霧化率。因此,TSI都采用高壓油軌,以提高燃油霧化率和霧化質(zhì)量。
相比于SRE,TSI雖然有其無可替代的優(yōu)勢,但TSI存在顆粒物排放問題,燃油直接噴入氣缸使得油氣混合時間大大縮短,會導(dǎo)致局部混合氣過濃或類似柴油機的液態(tài)油滴擴散燃燒等現(xiàn)象的發(fā)生,從而導(dǎo)致顆粒物排放增加。而采用SRE的汽油發(fā)動機一般在排氣沖程就把燃油噴向進氣門背部,利用進氣門背部和進氣道壁面的高溫進行蒸發(fā)霧化,并與空氣進行混合。一般認(rèn)為采用SRE的汽油發(fā)動機點火前的缸內(nèi)混合氣是均質(zhì)的,所以采用SRE的汽油發(fā)動機的顆粒物排放相對來說要少很多。
綜上所述,SRE和TSI各自存在優(yōu)勢和不足,若能將兩者優(yōu)勢結(jié)合,將能極大地提高發(fā)動機性能。
如圖1所示,邁騰車2.0T發(fā)動機采用SRE+TSI雙噴射系統(tǒng),在缸內(nèi)直噴基礎(chǔ)上增加了一套進氣道噴射裝置。
如圖2所示,SRE系統(tǒng)由燃油箱內(nèi)的預(yù)供油燃油泵(G6)來提供所需的壓力,雖然低壓燃油導(dǎo)軌與高壓泵相連,但并不利用高壓泵進行增壓,而是將低壓燃油引入冷卻高壓泵。由于TSI系統(tǒng)的燃油壓力高,因此通過高壓泵將燃油再次升壓后送入高壓燃油導(dǎo)軌。采用SRE+TSI雙噴射系統(tǒng)可以實現(xiàn)下述目標(biāo):達到EU6標(biāo)準(zhǔn),降低顆粒質(zhì)量和數(shù)量(與TSI相比);降低CO2排放;降低部分負(fù)荷時的燃油消耗(與SRE相比)。
圖1 邁騰車2.0T發(fā)動機雙噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖2 邁騰2.0T燃油供給系統(tǒng)
邁騰車2.0T發(fā)動機采用的SRE+TSI雙噴射系統(tǒng)有SRE單噴射、高壓單噴射、高壓雙噴射和高壓三重噴射等4種運行模式。針對發(fā)動機何時采用何種模式的問題,可運用示波器采集相同氣缸2個噴油器(例N33和N535)的實時電壓波形進行分析。將示波器CH1通道接高壓噴油器N33,示波器CH2通道接低壓噴油器N535。
(1)發(fā)動機起動。當(dāng)發(fā)動機處于冷態(tài)且冷卻液溫度低于45 ℃時,此時噴油器N33和N535的波形如圖3所示。低壓噴油器N535(CH2通道)未出現(xiàn)噴油閥開啟電壓,因此低壓噴油器此時不工作。高壓噴油器(CH1通道)出現(xiàn)4次三重噴射,隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增大,噴油周期和噴油時間間隔都減少,由此可知,發(fā)動機在壓縮行程中通過TSI系統(tǒng)進行三重噴射。
(2)暖機。當(dāng)發(fā)動機已經(jīng)起動,但冷卻液溫度尚未達到45 ℃時,此時噴油器N33和N535的波形如圖4所示。發(fā)動機起動成功后,但冷卻液溫度仍未超過45 ℃,高壓噴油器(CH1通道)由三重噴射變?yōu)殡p重噴射,分別噴入進氣行程和壓縮行程。低壓噴油器(CH2通道)未出現(xiàn)噴油閥開啟電壓,因此低壓噴油器此時不工作。
(3)發(fā)動機在部分負(fù)荷范圍下運行。當(dāng)發(fā)動機冷卻液溫度超過45 ℃時,并且發(fā)動機在部分負(fù)荷范圍中被驅(qū)動,此時噴油器N33和N535的波形如圖5所示。高壓缸內(nèi)直噴噴油器(CH1通道)未出現(xiàn)噴油閥開啟電壓,因此高壓噴油器此時不工作。低壓進氣道噴油器N535(CH2通道)出現(xiàn)開啟電壓,發(fā)動機采用SRE單噴射模式,目的是降低油耗。
(4)發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷下運行。當(dāng)發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷工況時,噴油器N33和N535的波形如圖6所示。低壓噴油器N535(CH2通道)未出現(xiàn)噴油閥開啟電壓,低壓噴油器此時不工作。高壓噴油器(CH1通道)出現(xiàn)單次噴射,基于高性能需求,系統(tǒng)切換到高壓單噴模式。
(5)發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷下運行。發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷運行工況時,噴油器N33和N535的波形如圖7所示。低壓噴油器N535(CH2通道)未出現(xiàn)噴油閥開啟電壓,低壓噴油器此時不工作。高壓噴油器(CH1通道)出現(xiàn)雙重噴射,分別噴入進氣和壓縮行程。
圖3 發(fā)動機冷起動時噴油器的波形(截屏)
圖4 暖機時噴油器的波形(截屏)
圖5 部分負(fù)荷噴油器波形(截屏)
圖6 低轉(zhuǎn)速全負(fù)荷噴油器波形(截屏)
圖7 高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷噴油器波形(截屏)