根據(jù)日本專利局的文件,川崎對雙燃料噴射技術(shù)(包括端口噴射和直接噴射)的探索如圖所示。在過去的幾年里,直接燃油噴射成為汽車發(fā)動機技術(shù)的主要內(nèi)容,盡管仍在等待向兩個輪子飛躍,但越來越多的證據(jù)表明摩托車燃油噴射技術(shù)正在發(fā)展。
去年本田為新一代直射比雙引擎申請了專利,目前,川崎似乎隨著直射基系統(tǒng)相關(guān)專利申請的公布而呈現(xiàn)出大勢。
汽油直噴已在汽車上使用多年,本田和川崎最近正在研究其發(fā)展,它很快就會出現(xiàn)在摩托車上。
在深入探討細(xì)節(jié)之前,需要注意的是,直接噴射(汽油直接噴射或GDI)在其他類型的發(fā)動機上存在了幾十年。第一個GDI Aeroengine原型在第一次世界大戰(zhàn)期間被許多德國飛機使用,包括Messerschmitt Bf109和Focke-Wulf Fw190。此后不久就搬到了汽車上。當(dāng)初在1951年的二沖程Gutbrod Superior上,在1955年的Mercedes 300SL上達(dá)到了4個筆劃。在摩托車上,這項技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次行程嘗試,特別是著名的vimota V Due,原本計劃在Motus MST上使用。(威廉莎士比亞,Northern Exposure(美國電視劇),摩托車名言)但是,在生產(chǎn)版本發(fā)布之前,該公司恢復(fù)了現(xiàn)有的進氣噴霧功能,因此正在等待達(dá)到客戶可用的四循環(huán)摩托車水平。
進氣噴霧在到達(dá)進氣閥之前向空氣中添加燃料,在進入燃燒室之前提供足夠的混合時間。
直接噴射和普通入口燃料噴射都有優(yōu)點和缺點,幾乎所有現(xiàn)代摩托車都使用進氣噴霧向進氣閥上游的空氣添加燃料。這意味著汽油和空氣到達(dá)燃燒室,在點燃火花之前混合足夠的時間。燃料也有助于冷卻進氣,從而提高密度,因此在進氣行程期間,更多的空氣燃料混合物被吸入氣缸中。
所有這一切都很好,但是對于試圖最小化排放、從一滴燃料中擠出所有最終功率的工程師來說,端口注入正成為越來越大的問題。(大衛(wèi)亞設(shè),Northern Exposure(美國電視),成功)現(xiàn)代高性能發(fā)動機一般使用大量閥門重疊裝置,在進氣閥關(guān)閉前打開時,要確認(rèn)是否有時間排出廢氣,并給氣缸補充新氣體。為了以高速度實現(xiàn)這一目標(biāo),需要大量閥門重疊,但這意味著發(fā)動機不能全速工作時,未燃燒的燃料可以通過排氣閥關(guān)閉。可變閥門定時是解決這個問題的技術(shù),直接噴射是另一種技術(shù)。
直接噴射到燃燒室中可以防止未燃燒氣體逸出的問題,并使用稀薄的空氣燃料混合物提高性能。
GDI可以在排氣門關(guān)閉后直接向燃燒室添加燃料,繞過未燃燒的氣體,繞過通過排放排出的問題,而不是在進氣缸之前與進氣口混合。更好的是,注入氣缸的燃料有助于冷卻活塞和燃燒室,防止爆震。相反,這意味著可以使用更稀的混合物來改善經(jīng)濟性、動力和排放性能。
有缺點。首先,會失去進氣口的增壓冷卻效果,從而降低進入氣缸的空氣密度。說服燃料在氣缸和火花點火之間直接噴射的極短時間內(nèi)將霧與吸入完全混合,是真正的挑戰(zhàn)。這就是為什么在轉(zhuǎn)速達(dá)到7,000 rpm的汽車上找到GDI不難,但在轉(zhuǎn)速翻倍的摩托車上還沒有出現(xiàn)GDI的原因。
轉(zhuǎn)速問題正在克服?,F(xiàn)代F1發(fā)動機使用了巨大的燃料壓力和巧妙設(shè)計的噴油器,能夠以和摩托車一樣快的速度直接噴射和到達(dá),解決了燃料和空氣能夠充分快速混合的問題。
專用噴氣式飛機是為了解決在直接噴射情況下短時間內(nèi)燃料和空氣完全混合的問題
的問題。川崎的解決方案
川崎的新專利表明,它希望通過制造同時使用兩種系統(tǒng)的發(fā)動機,來獲得最佳的進氣和直接燃油噴射效果。
這不是一個全新的想法,包括豐田在內(nèi)的汽車公司已經(jīng)開發(fā)出具有所謂“雙重”噴射功能的發(fā)動機,該個概念有很多好處。
首先,這意味著需要映射發(fā)動機管理計算機的范圍,以根據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變其使用噴射器的方式?;旌鲜褂眠@兩種方法,可以保留進氣口的增壓冷卻特性,并獲得降低的直接噴射燃燒室溫度。這個想法還意味著,可以使用進氣道噴射器產(chǎn)生非常稀薄的混合物,該混合物均勻分布在燃燒室周圍,然后使用直接噴射器在火花塞周圍添加一個濃混合氣區(qū)域,以幫助點燃它。
川崎正在考慮制造同時使用進氣道和直接噴射的發(fā)動機。
川崎的專利顯示了該系統(tǒng)可用于正常吸氣和增壓四缸發(fā)動機。就像去年提交的本田專利一樣,增加直接噴射意味著需要第二臺高壓燃油泵,川崎的解決方案與本田的解決方案相同,即使用排氣凸輪軸驅(qū)動機械高壓泵來提高壓力。到直接噴油器。根據(jù)該專利,由傳統(tǒng)電動泵供油的進氣口噴射器在44 psi(3 bar)下運行,而直接噴射器在1,450 psi(100 bar)下運行。對于GDI系統(tǒng)而言,這實際上是非常低的壓力,一些生產(chǎn)系統(tǒng)在大約2,900 psi(200 bar)的壓力下運行,F(xiàn)1發(fā)動機可以使用高達(dá)7,250 psi(500 bar)的壓力。
這些圖顯示了該組合系統(tǒng)用在通常吸氣和增壓的四缸發(fā)動機上,并帶有用于直接噴射的第二個燃油泵。
盡管僅存在專利申請并不能保證一項技術(shù)能夠投入生產(chǎn),但GDI在四輪驅(qū)動中占主導(dǎo)地位的速度表明,一旦零部件價格下降和排放標(biāo)準(zhǔn)提高,GDI也會在摩托車中迅速普及,雙噴系統(tǒng)成為最佳解決方案的地方,川崎和本田顯然都為即將到來的時刻做好了準(zhǔn)備。
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