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进气道喷射

进气道喷射(PFI)是汽油机燃油供给方式的一种,是是将燃油喷在进气道内,主要依靠壁面温度与进气门打开时废气倒流的温度促进燃油的蒸发,从而与空气混合形成可燃混合气。

进气道喷射基本信息

进气道喷射分类

按喷油器的安装位置不同,将进气道喷射分为两种,即进气道多点喷射 (MFI)和进气总管喷射(SPI),如图 2所示。

单点喷射

进气道总管喷射也称为单点喷射,与多点喷射(MPI)相对应,单点喷射(SPI)是指多个气缸共用一个喷油器生成混合气。单点喷射又因各缸由一个喷油器集中供油,故又称集中喷射或者中央喷射(CFI)。

与化油器相比,单点喷射系统的优点如下:

(1) 经济性好。汽油单点喷射在改善燃油经济性方面效果明显。单点喷射的油耗曲线普遍低于化油器的油耗曲线,且曲线较为平坦,平均油耗率有一定程度的降低,燃油经济性可提高5%~7%。

(2) 动力性好。汽油单点喷射可以适当提高原机的最大扭矩和最大功率。

(3) 排放性好。若废气中的CO控制在0.2%~0.5%以内,成本更低,HC浓度可控制在120~150PPM以内,符合国内废气排放标准。

与多点喷射系统相比,单点喷射系统的缺点如下:

单点喷射难以保证节气门后至进气门的一段管壁上不形成油膜,因此进气歧管的结构对混合气的输送和分配有重大影响,而且难以实现在所有工况下都能保持理想的混合气分配;多点喷射将喷射器设在进气门处,燃油在热的进气门上进一步蒸发与空气充分混合后立即通过进气门进入燃烧室,不受进气结构的影响,可以保证均匀一致的混合气分配。

单点喷射系统的优点如下:

单点喷射虽然在性能上略低于多点喷射,但其构造简单,工作可靠,维护简单。其中一个很显著的优点就是单点喷射的喷油器设在节气门上方,直接向气流速度很高的进气管道中喷射,由于该处压力低(流速与压力成反比),喷射时只需要0.1MPa的低压就可以喷射了,多点喷射则要在0.35MPa才工作,这就意味着单点喷射系统可以降低对电动燃油泵的要求,节省了成本。

为了保证汽车发动机的运行质量,现在大部分乘用车发动机电控燃油喷射系统采用多点喷射的形式,单点喷射系统一般仅用于小型乘用车上。随着汽车排放法规和消费者对于汽车发动机性能要求的越来越高,单点喷射系统逐渐的退出历史舞台,让位于多点喷射系统,甚至是最先进的缸内直喷系统。

多点喷射

多点喷射又称多气门喷射(MPI)或顺序燃油喷射(SFI)或进气道喷射或单独燃油喷射(IFI),与单点喷射相对应,每个气缸设置一个喷油器,各个喷油器分别向各气缸进气道(进气管前方)喷油。是目前最为普遍的喷射系统。

与单点喷射相对应,多点喷射系统是在每缸进气口处装有一点喷油器,由电控单元(ECU)控制进行分缸单独喷射或分组喷射,汽油直接喷射到各缸的进气前方,再与空气一起进入汽缸形成混合气。

多点喷射又称多气门喷射(MPI)或顺序燃油喷射(SFI)或单独燃油喷射(IFI)由于多点喷射系统是直接向进气门前方喷射,因此多点喷射属于气流的后段将燃油喷入气流,属于后段喷射。

多点喷射有同时喷射、分组喷射和按顺序喷射等形式。同时喷射式电控单元发出同一个指令控制各缸喷油器同时喷油。分组喷射是指各缸喷油器分成两组,每一组喷油器共用一个导线与ECU相连,ECU在不同时刻先后发出两个喷油指令,分别控制两组的喷油器交替喷射。按序喷射是指喷油器按打洞机各缸的工作顺序进行喷射。ECU根据曲轴位置传感器信号,辨别各缸的进气行程,适时发出各缸喷油指令以实现按序喷射。

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进气道喷射优缺点

由于 MFI 对喷油压力要求不高,并且能够实现燃油供给量的精确控制,因而已成为汽油机的主流产品。PFI 是将燃油喷在进气道内,主要依靠壁面温度与进气门打开时废气倒流的温度促进燃油的蒸发,从而与空气混合形成可燃混合气。此时就会出现燃油蒸发不完全在进气道上容易形成油膜,该部分燃油不能快速进入燃烧室而存在一段时间的延迟,从而导致瞬时燃油的燃烧情况不能实现精确控制。尤其在变工况与冷启动工况下,需要增加燃油的喷入量,这就导致较多的未燃 HC 进入大气,如若在冷启动工况下,由于三效催化剂还没有起作用,发动机的尾气排放便成为严重污染源头。同时由于节气门的节流作用,大大降低了汽油机的效率,并且增加了燃油的油耗。

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进气道喷射简介

随着汽车技术的发展,在追求高性能、低污染的前提下,汽油机的供油方式经历了三个时期,即:传统化油器式、气道喷射式以及缸内直接喷射式,其发展历程如下图1所示。由于化油器式靠压力差的方法将燃油吸入气缸,无法实现对汽油的精确控制与测量,缸内燃油蒸发雾化燃烧效果差,因很难满足高效节能环保的要求而逐渐被淘汰。目前应用比较广泛的是 PFI和 GDI。

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进气道喷射常见问题

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进气道喷射文献

进气道流量调节阀控制装置设计 进气道流量调节阀控制装置设计

进气道流量调节阀控制装置设计

格式:pdf

大小:156KB

页数: 3页

由于飞机发动机进气道试验中空气流量需精确控制,需要采用一种响应迅速,且较为容易实现计算机精确控制的机械电子系统。该气道流量调节控制装置采用C8051F021单片机与易于单片机控制的步进电机来实现系统控制功能,用5×4的键盘作为输入来对电机的状态进行控制,键盘输入的数据送至单片机,并用数码管显示输入的行程和整个系统的运行工况与位移传感器的测量值,单片机输出信号控制步进电机的运行;系统设置了串口通信,通过MAX232接口电路实现控制系统与上位机的数据通信,通过上位机实现对进气道流量的控制。

进气道试验进气道

进气道是一个系统的总称,包括进气口、辅助进气口、放气口和进气通道,它是保证发动机正常工作的重要部件,它直接影响到飞机发动机的工作效率、发动机是否正常工作、推力的大小等,起到至关重要的作用,尤其对战斗机的性能有很大的影响。其作用有:提供给发动机一定流量的空气,飞行时要实现对高速气流的减速增压,将气流的动压转化成压力能,随着飞行速度的增加,进气道的增压作用将更大。

进气道的形式有可调式和不可调式,三维轴对称型和二维矩形等。

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进气道-机身构型机身/进气道一体化

机身/进气道一体化归根到底是机身与动力装置特性的匹配。飞机设计中,如以嵌入式的机翼根部为进气道入口,保证了机身附面层保持在进气道外面;然而,进气道亚声速导管损失和不良速度场分布效应的负面影响,与单台发动机由分叉进气道供气,在偏航时产生的流量不对称分布的周期效应结合在一起,使发动机性能大受影响。这里的分叉进气道,在国外被称之为“双进口进气道”。通常,这种流量不对称的流动现象,其最终结果是进气道总压恢复突然下降,使进入发动机的速度场分布显著恶化,影响进/发匹配;此外,如果气流在机身两侧管道之间振荡,就会引起压力快速变化而出现进气道音爆的噪声,并引起飞机振动。出现在其中的流动不稳定性,是飞机设计不能允许的。其解决的工程措施是,避免两侧进气导管的拐弯过急,并适度地延长共同管道的长度,使两股气流汇合后的静压力平衡功能保持到下游的压气机进口处。

没有预压缩作用的皮托式进气道,在大Ma数飞行的情况下,仅产生一道简单的正激波,造成很大的总压损失。但是,这个损失可由生成若干道较弱的斜激波(经过进口中心锥体或楔形板预压缩表面),而不是仅通过一道简单的强激波来减少。例如,皮托式进气道在Ma=2.0的总压损失为27% ,当在进口内插入了一块简单(单级)楔形体的时候,可以减少到9%(见图1)。对于腹部进气道,完全可采用一体化设计,将楔板转化成前机身下表面凸出的一块斜坡,从而简化了进气道的设计,降低了制造难度,减轻了总质量。该一体化设计缩比模型的侧视细节参见图2。

进气道9%的压力损失将减小动力装置净推力约15% ,并增大燃油消耗率约6% 。虽然附加一块适当的楔形体要付出其复杂性、成本、质量和亚声速阻力为代价,但有了更多的倾斜压缩表面,总压损失可以更进一步降低,这一点,对于急需“增推减阻”的飞机设计或改进改型,显然有重大意义。

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进气道-机身构型F-15的进气道设计

对F-15战斗机的主要要求是能充分利用剩余推力成功地实现空中优势和完成拦截任务,并具有较高的超声速性能。其推进系统的成功设计为其达到所要求的性能起了很大的作用,其中比较突出的有:位于机翼前紧靠机身的两侧可变几何二维进气道,采用高推重比的发动机F-100,低阻的机身后体/喷管系统的一体化设计。此推进系统的成功设计共经历了5年3个阶段(概念设计、结构确定、系统发展)。

进气道-机身构型进气道的形式

对F-15进气道的具体要求是:在机动飞行及最大马赫数飞行时有较高性能,气流在一般飞行条件下有最小的畸变,在特殊飞行条件下有可被接受的畸变,进气道具有最小的重量。

通过对翼下进气道、双发单进气道和机身两侧进气道等3种形式的大量风洞试验,选定了机身两侧进气形式。通过对单级二维压缩及带有中心锥或半中心锥的轴对称等两种形状进气道的风洞试验,证实二维进气道具有高的总压恢复和小的流场畸变,且较轴对称形状更不易受侧向流动的影响,因此,确定采用二维进气道。随后,进一步的风洞试验确定应采用四波系减速的二维进气道。为获得最小的结构重量,风洞试验比较后决定采用3个随迎角变化可转动的压缩楔板。图7所示为F-15进气道的结构。为实现可变几何捕获面积,所有压缩楔板均可随迎角和马赫数的变化而相应转动。整个进气道系统由一个计算机单独控制,以使在很宽的超声速飞行范围内和其他飞行条件下达到进气道/发动机的最优匹配。

进气道-机身构型前机身及进气道的相应修型

为实现前机身/进气道的一体化设计,前机身的修型有:机身下表面的圆滑化,机身侧表面的圆滑化。机头的抬高,及机身最大宽度线上移等。图8画出了修型前后前机身的外形和相应的局部流场。进气道的相应修型有:进气遭外唇口前缘变钝,进气道隔开机身一定距离,第三级压缩楔板稍微抬高等。 2100433B

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