川崎开发双喷射增压发动机

港口和直接燃油喷射的结合保证了两全其美

川崎的双燃油喷射系统是在这里看到安装增压四缸发动机

对于需要达到严格的欧6排放标准的汽车发动机来说,直接燃油喷射已经成为标准,不久之后,同样的技术就会应用到自行车上。

我们已经看到了证据本田正在研发燃油直喷技术目前已经公布的专利申请显示,川崎重工也在研究一种直喷发动机。这一次,H2车型使用的增压四缸发动机是该系统的试验品,川崎重工的意图是将该技术与传统的进气道燃油喷射技术相结合,以获得两全其美的效果,而不是全部转向直接燃油喷射。

港口和直接燃油喷射的结合保证了两全其美

直喷系统的高压燃油供应来自排气凸轮轴(78)驱动的泵,为直喷器(80)供油。

直接燃油喷射并不是一个新想法,但到目前为止还没有在摩托车上实现飞跃。通常情况下,燃油喷射自行车使用“端口”喷射,燃油喷射到进气阀上游的进气口,但在节气门蝶形之后。这意味着燃料和空气在进入燃烧室之前就开始混合,在火花塞着火点燃混合物之前,有足够的时间让燃料雾化并与进气彻底结合。

直接燃油喷射的工作原理不同。顾名思义,它把汽油直接喷进燃烧室。这两种系统各有优缺点,川崎计划将两者结合起来,以最大限度地发挥优势,消除缺点。

港口和直接燃油喷射的结合保证了两全其美

港口和燃油直喷的组合保证了两全其美的效果港口和燃油直喷的组合保证了两全其美的效果港口和燃油直喷的组合保证了两全其美的效果

这张照片显示了川崎的双喷油器系统安装在一个正常吸气的超级摩托车发动机上

直接燃油喷射(DI)在自行车上的缓慢采用归结为多种因素。最值得注意的是,直喷式喷射比端口喷射要晚得多,在点燃前燃料和空气混合的时间更短。由于摩托车的转速通常比汽车高得多,这是一个重大问题;能够应对转速高达7000转的汽车发动机的直喷式系统,不一定能与转速为其两倍的自行车发动机一起工作。

近年来,喷油器和燃烧室已经克服了这个问题,包括F1赛车在内的许多赛车设计都采用了直喷式发动机,尽管自行车的转速很高。这意味着我们很快就会看到直喷摩托车。

另一个因素就是需求。汽车已经面临比自行车更严格的排放限制——在欧洲需要达到欧6标准,而摩托车才刚刚开始采用欧5标准。只要制造商能够在不需要采用新技术的情况下满足限制,他们就没有动力去开发或采用新技术。然而,随着欧五的现实,人们的注意力已经转向了随后的欧六规则,这肯定会增加采用自动驾驶的压力。

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直接喷油器(80a)向燃烧室的中心开火

进气喷射和直喷发动机都有各自的优势,它们都与燃料加入进气口时的冷却效果有关。

在传统的进气道喷射发动机上,燃料在进入燃烧室之前会大大冷却进气。因为冷空气密度大,通过降低温度之前空气被吸入气缸,随着每次进气冲程,更多的空气——也就是更多的氧气——被吸入。这对能量有好处。直接喷油器,用来添加燃料空气已经被吸入汽缸,无法提供这种冷却优势。

然而,直喷式冷却有一个不同的好处。它直接冷却燃烧室和活塞,这减少了爆炸的机会-或“爆震”-当混合物被点燃。这意味着你可以使用更稀薄的混合气,或者在涡轮或增压发动机上使用更大的增压,而不会有潜在的破坏性爆震风险。这意味着更大的动力,更好的燃料消耗和更低的排放。

港口和直接燃油喷射的结合保证了两全其美

去年,本田为自己的直喷系统申请了专利,如上图所示。

由于两种类型的注射都有各自的优点,川崎的专利建议使用这两种方法来结合两种系统的优点。

这并不是第一家使用这一理念的公司。丰田多年来一直在生产带有端口和直接喷射的汽车,大众/奥迪也有类似的产品,但之前还没有在自行车上看到过。

在现有的双喷射设计中,发动机管理系统根据转速和节气门开度改变了喷射的重点,以改变端口和直接喷射。川崎肯定会走上同样的道路。端口喷射倾向于在较低的转速下使用,而在发动机高转速时,DI承担更多的责任,发动机管理计算机根据一系列变量映射来改变它们的行为。

结合这两个系统意味着你可以使用端口喷油器来引入非常稀薄的燃料和空气的混合物,有足够的时间让燃料雾化和混合,冷却进气。然后,在循环的后期,在压缩行程期间,直接喷油器会添加额外剂量的汽油,以提供更丰富的混合物,使其集中在火花塞周围。丰富的部分很容易点燃,一旦燃烧,它会使周围较稀薄的混合物开始燃烧。

港口和直接燃油喷射的结合保证了两全其美

奥迪的双喷油器系统,如上图所示,与川崎的设计非常相似

川崎的新专利展示了其组合的直接和端口喷射系统,既安装了一个增压四缸马达,类似于忍者H2的设计,也安装了一个正常吸气的四缸马达,更像忍者ZX-10R的设计。这两种类型的发动机都可以受益,但增压发动机可以从直接喷射中获得最大的好处,可以在不增加发动机损坏风险的情况下使用更多的增压。

该公司通过在系统中增加一个由排气凸轮轴操作的机械燃油泵,克服了系统直接喷射部分所需的高燃油压力的问题。该泵只给直喷器供油;传统的电动燃油泵为系统的端口喷油器提供相对较低的压力