Почему впрыск не может использовать весь такт впуска?

Насколько я знаю, электронные топливные форсунки знают только два дискретных состояния: включено или выключено. При небольшой нагрузке (т.е. при низких оборотах и ​​дроссельной заслонке) форсунке не нужно подавать много топлива. Поэтому, естественно, время впрыска короткое, чтобы подавать мало топлива, потому что расход топлива всегда одинаков. Это приводит к тому, что впрыск происходит только во время части такта впуска.

Следовательно, вы получаете сверхбогатую часть смеси вместе с воздухом в цилиндре. Они все еще должны смешиваться / гомогенизироваться в цилиндре, чтобы получить хорошее сгорание. Этот процесс требует времени и, возможно, не дает вам наилучшей производительности. Так почему же нет форсунок, которые могут изменять подачу топлива? ECU может определить продолжительность такта впуска из оборотов в минуту и, следовательно, может использовать все это время, чтобы заставить форсунку подавать топливо в течение всего такта впуска. Таким образом, смесь, поступающая в цилиндр, уже почти полностью гомогенизирована.

Что вы думаете? Глупая или умная идея, или она уже существует? Я понимаю, что разработка новых форсунок, которые могут это делать (если они еще не существуют), стоит денег, но в бесконечной борьбе с нормами выбросов постоянно требуются новые инновации.
Любой вклад приветствуется.

Я не совсем уверен, где срабатывает форсунка во время такта впуска, но могу поспорить, что это происходит в его ранней части. Это позволило бы получить лучшую гомогенную смесь, на которую я бы поставил. У @Zaid может быть окончательный ответ для вас.
@Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 на холостом ходу (~ 700 об/мин) примерно за 30 мс или около того до искры. так что в самом начале такта впуска я считаю. и будет срабатывать около 3 мс или около того, если регулировка подачи топлива в норме.
Я почти уверен, что ваше предложение и то, что существует в настоящее время, дает тот же результат. Я полагаю, что инжектор с различными шагами до иглы будет на порядок сложнее и потребует более крупного пакета и т. д.
Вы имели в виду впрыск через порт или прямой впрыск, когда задавали этот вопрос? В случае впрыска через порт воздух и топливо смешиваются до того, как попадут во впускной клапан. Системы прямого впрыска вполне способны работать в гомогенном режиме , поэтому я бы сказал, что проблема плохого смешивания, отмеченная в вашем вопросе, решается обоими сценариями.
@Zaid Я имел в виду (много) портовую инъекцию, но то же самое может относиться и к DI. Вы говорите, что они должным образом смешиваются, прежде чем пройти через впускной клапан, но я в этом сомневаюсь. Я предполагаю, что им все еще нужно некоторое время, чтобы завершить процесс гомогенизации в цилиндре, потому что смешение во впускном коллекторе не было завершено на 100%. Я основываю это на том факте, что они также используют передовые формы поверхности поршня для улучшения завихрения и гомогенизации. Это означало бы, что в дальнейшей гомогенизации есть реальная польза, иначе они бы этого не делали.
Я считаю, что причина того, что топливо впрыскивается под давлением, а не «распыляется», заключается в том, что это способствует распылению топлива. Если вы понизите давление, топливо, скорее всего, «выпадет» и скапливается на дне камеры сгорания.
@SteveMatthews, это хороший момент, и он также может вызвать локальный топливный буфер (по крайней мере, это название, которое я знаю для него). Так что снижение давления в рампе не вариант. Однако переменное отверстие форсунки / отверстие не будет иметь этой проблемы и все еще может быть вариантом.

Ответы (4)

Имейте в виду, что при высоких нагрузках/WOT форсунка может быть открыта почти постоянно - во время всех четырех тактов. (рабочий цикл форсунки >90%)

Фактически, многие системы переключаются с последовательного порта на ряд, а затем на непрерывный огонь (все форсунки запускаются одновременно), когда требуется высокая потребность в топливе.

Трудно сбалансировать потребности WOT с холостым ходом только с одной форсункой. Большие штифты и отверстия сопла означают больший поток, но также увеличивают массу и задержку в работе. Кроме того, на эффективность распыления сильно влияет критический размер отверстия, а не перепад давления. Пожарный шланг отлично подходит для тушения пожаров, но не так полезен, когда вы добавляете каплю воды в скотч.

Я не знаю "переменной" форсунки, которая была бы экономичной во всех режимах. Тем не менее, новая технология GDI устраняет многие из этих потребностей, а также имеет то преимущество, что не впрыскивается в холодный клапан и разрушает капли небольшого размера. У этого также есть красота, не заботящаяся о положении кулачка клапана/кулачка. Вы можете ввести очень обедненный заряд, а затем небольшой объем стехиметрической смеси непосредственно перед (и, возможно, даже во время!) воспламенения.

Таким образом, мой квази-ответ заключается в том, что я могу добиться гораздо большего с непосредственным впрыском бензина, что, хотя ваша идея выдающаяся, я думаю, что эти волшебники IC уже далеко продвинулись дальше таких идей. На самом деле, они просто царапают поверхность. Меня пригласили на вебинар под названием «Доктор Стехиометрик мертв». Я не мог себе этого позволить, но, по моему мнению, я полностью ожидаю, что эффективность интегральных схем значительно улучшится в ближайшие пять лет. Просто нужно иметь дело с теплом и NOx... Бережливое производство - это новый принцип!

При редактировании:

Чтобы уточнить, я имею в виду только то, что инжектор типа «вкл / выкл», оптимизированный для холостого хода, может не иметь достаточного максимального расхода для WOT. Albiet WOT редкий (ну, для некоторых... не буду уточнять, за какую категорию отбываю) проблема в том, что без ужасных последствий просто не сойти с ума.

Хорошим компромиссом может быть форсунка с малым отверстием для холостого хода в сочетании с другой форсункой: мой пресловутый «пожарный шланг» для выстрелов в дырку. Это, конечно, было бы проблематично с точки зрения инженерных и производственных затрат.

Вот почему я такой сторонник GDI, который обеспечивает огромную гибкость в графике впрыска, независимо от положения клапана или хода поршня.

Идея топливной рампы переменного давления похвальна, если бы она работала. Как я упоминал ранее, когда вы смотрите на оптимизированное распыление, основанное на «критическом» сопло, здесь задействована какая-то странная физика. Размер отверстия регулируется, и перепад давления становится почти фиксированным. Как только отверстие становится «критическим», увеличение давления подачи не имеет линейного эффекта, на который можно было бы надеяться. (впрыск дизеля в сторону, это совсем другое животное...) Кроме того, я не готов признать (как будто понял!), что впрыск на протяжении всего такта впуска приводит к более однородной смеси (после сжатия), чем просто короткий спрей.

Выбросы на холостом ходу находятся на рекордно низком уровне. В Лос-Анджелесе выбросы выхлопных газов на холостом ходу имеют более низкие значения NOx, чем во всасываемом воздухе.

Обратитесь к GDI и какой-нибудь сумасшедшей технологии передачи мощности, чтобы изменить правила . Запустите вашу ИС в приятном диапазоне крутящего момента, очень бедном, и обеспечьте бесперебойную передачу мощности с низкими потерями для распределения крутящего момента. Прибереги стехиометрию для светофоров и когда я пытаюсь произвести впечатление на девушку...

(Нет, я не покупаю Nissan... На мой взгляд, они практически неуправляемы и слишком разочаровывают, чтобы их понимать...)

GDI звучит потрясающе во многих отношениях, но единственным недостатком является накопление углерода.
То, как вы описываете GDI, звучит для меня так же, как комбинация послойного и пилотного впрыска, когда вы создаете относительно богатую смесь вокруг свечи зажигания, чтобы легко воспламенить более бедную базовую смесь в остальной части цилиндра. Отличаются ли эти двое по своей природе? Я не понимаю вашу точку зрения по поводу WOT, ситуация, с которой вы сталкиваетесь нечасто. Я бы сказал, что расход топлива и выбросы в этот момент уступают мощности. Это условия легкой нагрузки, которые должны быть оптимизированы для выбросов и расхода топлива IMO.
Вполне вероятно, что «они» еще не внедряют определенные инновации, чтобы иметь возможность внедрять их напрямую, в готовом виде, когда правила эмиссии становятся более строгими. У меня есть идея, что вся настоящая философия управления выбросами автомобильных компаний состоит в том, чтобы как можно больше замедлить соблюдение правил выбросов, соблюдая их, не удерживая при этом маржи.

Следовательно, вы получаете сверхбогатую часть смеси вместе с воздухом в цилиндре. Они все еще должны смешиваться / гомогенизироваться в цилиндре, чтобы получить хорошее сгорание.

С этим уже справляются обе разновидности импульсного впрыска топлива:

  • Инъекция в порт

    Топливо и воздух смешиваются перед поступлением во впускной клапан, поэтому поступающий заряд уже достаточно гомогенизирован.

  • В прямом впрыске

    При гомогенной работе топливо впрыскивается во время такта впуска, а вращение цилиндра и завихрение делают все остальное.

Как подчеркивает @SteveRacer в своем ответе , это проблема с настройками впрыска через порт, когда двигатель холодный, потому что топливо плохо распыляется. Традиционное «исправление» состоит в том, чтобы работать немного богаче в ожидании того, что не все топливо сгорит из-за плохого распыления.

Так почему же нет форсунок, которые могут изменять подачу топлива?

Скорее всего, это сделано для простоты системы управления. Сравните эти два сценария:

  1. Управляйте количеством впрыскиваемого топлива с помощью ширины импульса форсунки (времени), поддерживая постоянное давление в топливной рампе и характеристику потока форсунки.

  2. Управляйте количеством впрыскиваемого топлива с помощью ширины импульса форсунки и изменения давления в топливной рампе/характеристики потока форсунки.

Оба подхода дадут вам один и тот же результат, но для последнего гораздо сложнее реализовать систему управления (не говоря уже о необходимости более сложного оборудования).

В качестве примечания, есть производители форсунок, которые заявляют, что обеспечивают возможность изменения расхода топлива за счет использования нескольких игл (на ум приходит Injector Dynamics). Однако я не в состоянии подтвердить достоверность их утверждений.

ЭБУ может определить продолжительность такта впуска из оборотов в минуту и, следовательно, может использовать все это время, чтобы заставить форсунку подавать топливо в течение всего такта впуска. Таким образом, смесь, поступающая в цилиндр, уже почти полностью гомогенизирована.

Система управления подачей топлива уже делает это неявно, получая данные от датчика положения коленчатого вала (RPM) и объединяя их с информацией о нагрузке на двигатель.

Обратите внимание, однако, что если целью является контроль AFR, одних оборотов недостаточно, чтобы определить, сколько топлива необходимо впрыскивать. Автомобиль с механической коробкой передач при 2500 об/мин на 3-й передаче будет сжигать топливо с другой скоростью, чем при 2-й передаче при той же частоте вращения двигателя.

Спасибо за четкий и поясняющий ответ. Вы говорите, что «входящий заряд уже довольно гомогенизирован», это говорит о том, что дальнейшая гомогенизация возможна (и полезна), верно? Кроме того, я понимаю, что регулируемые форсунки менее просты и более дороги, но постоянно растущие нормы выбросов требуют более совершенных (более дорогих) технологий. Возможно, это решение. Методы, используемые в настоящее время, также были нерентабельными и слишком сложными в 90-х годах. Теперь у нас есть деактивация цилиндров, что тогда было немыслимо сложно.
Между прочим, переменный впрыск может быть достигнут за счет переменного давления в рампе, а также за счет изменения открытия/отверстия форсунки. Можно реализовать режимы ECO и Power, где давление топлива ниже или выше, а также инжектор, который может открываться полностью или частично. Какой метод более (экономически) эффективен.
@Bart Барт, я не согласен с вами в том, что дальнейшая гомогенизация возможна, но как здесь поможет переключение на измерение продолжительности такта впуска? Это уже неявно учитывается системой управления подачей топлива, когда она считывает обороты с датчика положения коленчатого вала.
Ну, допустим, такт впуска длится 30 мс, и требуется 10 мкл топлива. Инжектор обычно вводит 20 мкл за 30 мс, но если вы откроете его на 50%, он выдаст 10 мкл за 30 мс. Именно то, что вам нужно. Таким образом, вы заставляете форсунку впрыскивать необходимое топливо в течение всего такта впуска, обеспечивая более гомогенизированный заряд, поступающий в цилиндр. Вот какова была моя гипотеза.
@Bart, так что ваша цель состоит в том, чтобы впрыск происходил, пока цилиндр находится в такте впуска. Я попытался объяснить, почему это неадекватно в последнем абзаце. У вас может быть разное количество воздуха, поступающего в цилиндр за одинаковую продолжительность такта впуска (30 мс в вашем примере), в зависимости от давления во впускном коллекторе. Впрыск топлива в течение тех же 30 мс приведет к разным AFR для разных давлений в коллекторе, что означает, что ваш AFR не поддерживается.
Да, действительно, время впрыска (или необходимое топливо) зависит от оборотов в минуту и ​​MAP или MAF. Продолжительность такта впуска можно определить по частоте вращения и характеристикам кулачка. Если вы знаете эти два параметра, вы можете распределить впрыск по продолжительности такта впуска. Примерно то же самое делается с предварительным впрыском (ями) в дизелях с прямым впрыском, но это отличается и используется для нагрева камеры сгорания. Но я надеюсь, вы поняли мою точку зрения.
Прости, @Барт, я тебя не понял. Чем то, что вы предлагаете, отличается от существующего дизайна GDI? Если это не отличается, то я думаю, что неправильно понял ваш вопрос
Извиняюсь и с моей стороны, немного сложно понятно объяснить мою идею на английском. Что ж, если вы распределите впрыск по всему такту впуска, вместо того, чтобы впрыскивать его сразу, как только начнется такт впуска, и ожидать, что он полностью смешается в цилиндре, я думаю, вы получите лучшую гомогенизацию. Для этого вам придется частично открыть инжектор. Я думаю, что с двигателями DI все по-другому. Может быть, я просто слишком много думаю, и мне нужно остановиться. Обсуждение на самом деле не продвигается, если я не могу ясно объяснить вещи.
@Bart, если вы еще этого не сделали, я предлагаю вам прочитать вопросы и ответы, которые я связал о гомогенных и стратифицированных режимах работы GDI. Я не вижу принципиальных отличий между предложенным вами подходом и тем, на что способен GDI
Я полностью осознаю и знаю эти явления, мой вопрос все же отличается от них. Но я не думаю, что смогу объяснить это лучше, поэтому я оставлю этот вопрос в покое. Еще раз спасибо за ваши усилия и вклад.

Не забывайте, что при стехиометрическом режиме (к которому стремятся все производители двигателей) соотношение воздух:топливо довольно высокое (14:1). Форсунки обычно рассчитаны с учетом этого. На самом деле требуется очень мало топлива, чтобы произвести достаточно сильный удар, чтобы привести поршень в движение. Интересным аспектом является то, что
более старые системы впрыска топлива фактически использовали большую часть такта впуска, атакта выпуска, чтобы подавать нужное количество топлива. Эта система используется в двигателе 5M-GE моей старой Supra 1985 года; все 6 форсунок срабатывают одновременно, один раз за оборот двигателя. Во время одного впрыска впускные клапаны открыты, и всасываемый воздух забирает топливо, когда оно поступает во впускной коллектор. Во время следующего клапан закрывается, но только на миллисекунды максимум (на холостом ходу, меньше на более высоких оборотах). Топливо попадает дальше в коллектор, но это, вероятно, обеспечивает хорошую смесь, когда клапан снова открывается и следующий заряд поступает в цилиндр. Почти как заполнение нижней половины воздушного потока, а затем верхней половины для каждого цилиндра. А поскольку форсунки расположены как можно ближе к впускным отверстиям, у топлива очень мало времени, чтобы выпасть из воздушного потока, прежде чем оно попадет в цилиндр.
Существуют новые конструкции двигателей с непосредственным впрыском, которые могут выполнять несколько впрысков за такт сгорания - если двигатель работает при низкой нагрузке в режиме обедненной смеси и водитель нажимает на дроссельную заслонку, а не увеличивает размер следующего заряда топлива. ECU может запускать инжектор прямо в горящую смесь для мгновенного увеличения мощности. Такая конструкция позволяет двигателю сжигать очень мало топлива, когда он не нужен, но при этом оставаться отзывчивым. Если мне не изменяет память, линейка Ford EcoBoost имеет такую ​​возможность.

Эмм стоих 40:1?... насколько я знаю 14,7 к одному. Более того, стойкость сама по себе не является тем, к чему стремятся производители. Как вы сами упомянули, двигатели с бережливым сжиганием становятся все более и более распространенным явлением. И да, системы PD, если вы это имеете в виду, не впрыскивают с одной и той же скоростью все время, но я думаю, что это не очень удобно в качестве переменного впрыска. Ваш ответ дал мне новый взгляд на вещи, так что спасибо.
@ Барт, похоже, я ослышался, ты прав, это 14,7, а не 40. Я исправил свой ответ. Кроме того, в то время как обедненная смесь желательна в условиях низкой нагрузки, когда двигатель развивает мощность, желателен стоич, вот что я имел в виду. Хотя ты прав.
Я не совсем уверен, но я считаю, что двигатели, работающие на обедненной смеси, по-прежнему работают на обедненной смеси (т.е.> 14,7), когда требуется мощность. Они никогда не достигают стоичности. Ответ @SteveRacer, кажется, подтверждает это, так как он хотел пойти на вебинар «dr. Стехиометрия мертва». Говорит достаточно, я думаю! :) Думаю, причина в том, что на обедненной смеси проще было бы контролировать и избавлять машину от выбросов. Я слышал, что в настоящее время они снижают NOx мочевиной. Действительно интересная техника.

Есть; они называются карбюраторами. Однако при условии, что топливо/воздух правильно смешаны в момент воспламенения свечи зажигания, все остальное не имеет значения.

Углеводы — это совсем другое. Далее вопрос именно о моем сомнении в правильности перемешивания смеси еще во время зажигания.
Вопрос по системам впрыска топлива. Углеводы выходят за рамки
А вот карбюратор обеспечивает постоянный поток смеси топливо/воздух с соответствующей скоростью.
Это тоже не совсем так. Постоянный вакуумный карбюратор подходит довольно близко, но AFR непостоянного вакуумного карбюратора зависит также, например, от. Эффект ускоренной помпы.
Почему впрыск не может использовать весь такт впуска?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v