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1、汽油喷射发动机喷油器选用原则浙江大学向丽康何文华天津大学金萍杭州市建德公路段黄顺根(杭州310027)摘要汽油喷射发动机由于其结构性能、供油系统及控制方式的不同,对喷油器的安装位置、结构特点及工作特性的要求也不同。本文论述了汽油喷射系统的喷油器结构特点及喷射性能,提出了喷油器的选用原则。关键词汽油喷射喷油器电子控制系统引言电控汽油喷射发动机的发展已有30多年的历史。类型多种多样。有L型、D型、K型、LH型(电控多点喷射)、KE型(机电结合)、Mono型(单点喷射)、EFI型(燃油多点喷射、点火正时和怠速控制)、TBI型(燃油单点喷射、点火正时、
2、怠速和废气再循环控制)等控制系统。在电控技术发展过程中,喷嘴雾化特性对发动机性能的影响始终是一个重要因素。喷油器安装位置、喷油方式、控制方式等因素对发动机性能有极大的影响。国内近年对汽油喷射的研究也有所进展,但主要是在引进国外技术的基础上进行与发动机的匹配工作。在我国,普通电喷嘴尚未形成批量生产。对特殊结构喷嘴的研究还有很大差距。因此在研制生产过程中一般都利用国外现成喷嘴。汽油机采用三种喷油方式:第一种是将喷嘴安装在节气门体上的单点喷射;第二种是将喷嘴安装在各缸进气门前的多点喷射;第三种是把喷嘴安装在气缸盖上向缸内直接喷射。节气门体上的单点喷射
3、是八十年代开发的一种低压喷射系统。这是电控喷射早期普遍使用的一种形式。其特点是采用很低的喷油压力,仅0.1MPa。由于采用低压喷射,供油系统各零部件的精度要求较低。整个系统仅用1～2个喷油器,并安装在节气门体上,成本大大降低。但是这种喷射方式的缺点是各缸燃油分配不均。进气道喷射可以采用连续喷射,也可以在进气门开启时采用定时喷射。这种喷射方式为燃油和空气的混合与蒸发,提供了较充裕的时间。喷油器喷注特性一般不起决定性作用。另外,由于进气管内气压不高,即使在增压发动机中也不会超过三个大气压。通常多用对射程要求不高的软喷注。喷嘴普遍采用内开式结构。现在
4、大多使用这种多点喷射方式。缸内喷射一般是将燃油定时喷入气缸。与进气道喷射相比,缸内喷射对喷注特性比较敏感。大多要求用轴孔式或轴针式喷嘴来喷射硬喷注,因为软喷注难以贯穿在喷射期间气缸中密度很大的空气。相应地缸内喷射对燃油系统压力及喷雾质量要求较高。这种喷射方式与柴油机的喷射十分相似。燃油系统压力较高,一般约为3～5MPa。1喷油器的选择通常采用两种方法选择喷油器。一种是根据发动机性能和燃油系统的要求,对喷油器主要结构参数进行理论计算后初步确定,2小型内燃机No.4(Vol.26)199712f—喷油孔的流通截面(mm2)Θf—汽油密度(kg/L)
5、pf—供油压力,由系统设定的常量(Pa)pin—进气压力(Pa)上式忽略了喷油器开启与关闭的滞后时间,故这仅是一种近似计算,只能作为初选喷油器的参考。然后再通过发动机试验最后确定。这种选择方法比较精确。另一种是比较选择。为满足发动机的某些特性要求,对各种相关因素进行分析,最终择优选择合适的喷油器。选择喷油器可从以下六个方面考虑。最大功率时的循环供油量q选用喷油器的原始数据是发动机最大功率时的循环供油量q。而q则根据发动机最大功率Pmax与燃油消耗率be来计算。2.13q=B×10Σ(g/循环)(1)120niPmaxbe(kg/h)(2)B=1
6、000式中Pmax—发动机最大功率(kW)n—最大功率时的发动机转速(r/min)be—最大功率时的燃油消耗率(g/kW·h)i—气缸数Σ—冲程数B—每小时燃油消耗量2.2喷油持续时间∃t喷油器安装在进气门前,在进气行程喷油。若采用按各缸顺序喷射的方式供油,其最长喷油持续时间取决于进气行程的持续角度,因为进气行程持续时间tin为:图1喷油器流量特性Υin当转速一定,供油压力恒定时,由试验测定的喷油量与喷油持续时间的关系曲线称为喷油器流量特性。它可作为衡量喷油器与发动机匹配的重要依据,见图1。在发动机工作时的供油范围内,要求流量特性具有较好的线性
7、度。尤其要有较好的低端线性度,以保证喷油性能在低速、小负荷下或怠速时工作稳定,精度可靠。6n(s)(3)tin=式中Υin—进气门开启持续期,一般为230～280℃A。由此估算最大喷油持续时间∃tmax应略小于进气门开启的持续时间tin。另外,也可根据吸入发动机气缸内的空气流量来估算喷油持续时间∃t:3ΘinVhΓv×10(4)∃t=喷油器的流通截面积f喷油器的流通截面积f2.32Θf(pf-pin)×103(A/F)Λf为:式中Θin—空气密度(kg/L)Vh—气缸工作容积(L)Γv—发动机充气效率,取0.82～0.92A/F—混合气空燃比Λ
8、—喷油孔的流量系数,取0.6～0.65mf12)(mm(5)f=Λ2Θf(pf-pin)×103式中—通过喷油器的流量mf2Θf(pf-pin)×10
