回油放炮探索

1、 目目 錄錄 一、工作背景一、工作背景 二、二、故障重現(xiàn)故障重現(xiàn) 三、三、理論理論分析分析 五五、工作總結(jié)及設(shè)計啟發(fā)、工作總結(jié)及設(shè)計啟發(fā) 四四、對策與策略驗證對策與策略驗證 一、背景一、背景 化油器匹配 DR評價 低檔位高速回油放炮低檔位高速回油放炮 二、故障重現(xiàn)二、故障重現(xiàn) N擋 1擋/2檔 50006000rpm放炮聲 持續(xù)刺耳放炮聲 混合氣未燃燒完全混合氣未燃燒完全 燃燒情況燃燒情況 回油瞬間負壓增加到回油瞬間負壓增加到-75KPa 進氣負壓變化曲線進氣負壓變化曲線 柱塞關(guān)閉點柱塞關(guān)閉點 柱塞完全關(guān)閉柱塞完全關(guān)閉-進氣壓力急劇下降進氣壓力急劇下降 進氣變化情況進氣變化情況 車型車型化油器

2、結(jié)構(gòu)形式化油器結(jié)構(gòu)形式試驗結(jié)論試驗結(jié)論 五羊本田五羊本田125柱塞式有連續(xù)放炮音，但聲音不大， 沒有尖銳、刺耳的大聲音。 錢江錢江150-12柱塞式有連續(xù)放炮音，但聲音不大。 五羊本田125對比測試，其特點： 1、其化油器提供的混合氣較濃，怠速CO在8.179%。 2、1檔傳動比較小，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低。 3、在回油過程中HC排放很高。 競品車（國競品車（國狀態(tài)）放炮情況摸底狀態(tài)）放炮情況摸底 三、理論分析三、理論分析 2.1 專業(yè)描述：專業(yè)描述：“放炮放炮”定義定義 什么叫放炮？ 聲音是由振動產(chǎn)生的 局部壓力波動 后燃引起 產(chǎn)生放炮的要素：產(chǎn)生放炮的要素： 1、大量的可燃 CxHy 2 、大量的

3、O2 3、劇烈氧化的環(huán)境-熱源 HC的形成機理的形成機理 未燃燒 的燃料 烴 不完全 氧化產(chǎn) 物 燃燒部 分被分 解產(chǎn)物 HC HC的的來源來源 室壁激冷 效應 潤滑油膜對燃 油蒸汽的吸收 與釋放 沉積物的 影響 間隙效應 新鮮混合氣不 完全燃燒 掃氣過程 HC 正常燃燒情況下 穩(wěn)定工況時 穩(wěn)定工況時 對HC排放的影響不大 非正常燃燒情況下 氣門重疊角過大的情況下 新鮮混合氣不新鮮混合氣不 完全燃燒完全燃燒 適度燃燒適度燃燒 燃燒技術(shù)燃燒技術(shù) 影響火焰的傳播：殘余廢氣系數(shù)達到34%時，火焰就很難傳播而發(fā)生斷火。 發(fā)動機換氣過程中的殘余廢氣量可看作是發(fā)動機的內(nèi)部EGR（內(nèi)部廢氣再 循環(huán)）。在沒有

4、速燃技術(shù)的情況下，廢氣系數(shù)超過34%時發(fā)生斷火。 混合氣過濃過濃或過稀過稀都會引起火焰?zhèn)鞑ゲ怀浞只鹧鎮(zhèn)鞑ゲ怀浞只驍嗷饠嗷鸢l(fā)生。 混合氣未充分燃燒就直接排出，造成HC過高。 當發(fā)生斷火時的混合氣濃度稱為燃燒極限。 出現(xiàn)斷火斷火時，氣缸中的混合氣體未經(jīng)點燃而直接排出，HC增高。 （斷火：發(fā)動機每五十個循環(huán)中有一次或一次以上不著火稱為斷斷火：發(fā)動機每五十個循環(huán)中有一次或一次以上不著火稱為斷 火火） 混合氣體在活塞做功行程中不能完全燃燒，排氣門打開，未燃燒的HC隨 廢氣一同排出 缸內(nèi)殘余 廢氣影響 點火系統(tǒng) 故障 混合氣體 過濃或過 稀 點火提前 角過遲 新鮮混合氣不完全燃燒新鮮混合氣不完全燃燒 混合

5、氣體 過濃或過 稀 缸內(nèi)殘余 廢氣影響 新鮮混合氣不完全燃燒新鮮混合氣不完全燃燒 混合氣體過濃或過稀混合氣體過濃或過稀 缸內(nèi)殘余廢氣影響缸內(nèi)殘余廢氣影響 化油器型號：PZ26 高速急回油時高速急回油時化油器對混合氣濃度的影響化油器對混合氣濃度的影響 高速回油高速回油-供油主要由怠速油系完成供油主要由怠速油系完成 高速回油過程中高速回油過程中化油器怠速油系提供混合比的變化化油器怠速油系提供混合比的變化 高速回油時化油器提供的混合氣是變濃還是變稀? 簡單的化油器簡單的化油器 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0

6、001 0.00012 15202530354045505560657075 空氣流量 燃油流量 A/F 不考慮怠速空氣量孔的作用，隨進氣負壓的增加空燃比減小，混合氣變濃。不考慮怠速空氣量孔的作用，隨進氣負壓的增加空燃比減小，混合氣變濃。 柱塞開 轉(zhuǎn)速高 進氣管、怠速泡沫管、怠速通道中真空度增加 空氣和燃油流速增加 汽油流的慣性比空氣大 V增空氣V增燃油 混合氣變稀變稀 急回油 化油器引入空氣調(diào)節(jié) 指定負壓-30-40-50-60-70 CPZ19實測負壓29.824050.360.170.3 AF 1816.6716.6116.817.85 GA0.48860.48890.50450.514

7、0.5408 GF0.02730.02890.03010.03080.0303 PZ26實測負壓-30.27-39.87-49.8-60.54-70.27 A/F 隨負壓的變化19.8120.0520.9121.6622.82 GA0.8770.95531.01321.0441.0887 GF0.04430.04770.04840.04830.0478 PZ26K實測負壓-30.29-40.29-50.2-60.16-70.34 A/F 隨負壓的變化16.8917.7417.5618.3318.64 GA0.72360.80120.83350.86450.8659 GF0.04280.0452

8、0.04750.04720.0465 PZ26(ACV閥閥)實測負壓-30.29-40.29-50.2-60.16-70.34 A/F 隨負壓的變化16.8516.89.269.6610.26 GA0.68130.72940.77110.81330.8593 GF0.04040.04340.08320.08410.0837 化油器流量測試臺測試的不同負壓下化油器流量測試臺測試的不同負壓下A/F結(jié)果結(jié)果A/F測試儀測試回油瞬間測試儀測試回油瞬間 14.714.7 變稀變稀 高速回油，不同化油器的供油特性不同。高速回油，不同化油器的供油特性不同。 4.2 空燃比變化情況空燃比變化情況 高速急回油時

9、高速急回油時進氣壓力變化對換氣質(zhì)量的影響進氣壓力變化對換氣質(zhì)量的影響 充氣效率充氣效率v 殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù)r 發(fā)動機高速急回油， v 下降下降 23倍 r 增長增長 5倍倍左右 實際進入氣缸實際進入氣缸的新鮮混合氣 充滿氣缸工作容積充滿氣缸工作容積的新鮮混合氣 氣缸內(nèi)氣缸內(nèi)的廢氣量 進入氣缸進入氣缸的新鮮混合氣 殘余廢氣增加后對燃燒的影響殘余廢氣增加后對燃燒的影響分析分析 燃燒火焰發(fā)展的燃燒火焰發(fā)展的4個階段個階段 D、最后階段、最后階段 A、起始階段、起始階段（點火和火核的形成階段） B、過渡階段、過渡階段（火核發(fā)展到火焰中心的階段） C、湍流火焰階段、湍流火焰階段（火焰充分發(fā)展傳播

10、階段） 燃燒的循環(huán)變動產(chǎn)生于產(chǎn)生于火焰的最初形成和發(fā)展階段（著火落后期內(nèi)著火落后期內(nèi)） 減小燃燒的循環(huán)波動只能只能依靠改善改善火焰形成和初期發(fā)展階段的燃 燒。也就是混合氣成功點火階段混合氣成功點火階段。 混合氣點燃的條件混合氣點燃的條件 1、火花塞間隙處火花塞間隙處存在著處于著火界限著火界限內(nèi)的混合氣。 2、電火花的能量又超過超過臨界著火能量臨界著火能量。 3、形成的火焰能向外傳播向外傳播。 殘余廢氣殘余廢氣增加后增加后的影響的影響 當殘余廢氣增加后，每個循環(huán)汽缸內(nèi)的混合氣成分不盡是新鮮空 氣和霧化的燃油混合物，還包含更多的殘余廢氣。 廢氣稀釋作用廢氣稀釋作用火花塞間隙混合氣濃度小火花塞間隙混

11、合氣濃度小火焰中心形成失敗火焰中心形成失敗 點火失敗點火失敗 殘余廢氣量對混合氣濃度的影響殘余廢氣量對混合氣濃度的影響 當殘余廢氣量增加后，火花點火后的火焰發(fā)展初始階段，火焰?zhèn)?播將受混合氣的濃度、混合氣均勻性、混合氣密度、壓力、溫度等的 影響更明顯。 隨廢氣系數(shù)的提高，需要比正常怠速更濃的新鮮混合氣需要比正常怠速更濃的新鮮混合氣，增加 點火成功的機會。 O2的的來源來源 廢氣 中剩 余O2 外部 供給 O2 排氣脈動效應排氣脈動效應 熱源熱源-劇烈氧化的環(huán)境劇烈氧化的環(huán)境 未完全燃燒的廢氣和氧氣在遇到下個循環(huán)排出的高溫廢氣時 點燃。 被加熱的排氣管和消聲器也是引燃的主要因素。被加熱的排氣管和

12、消聲器也是引燃的主要因素。 根本原因根本原因 急回油柱塞立即關(guān)閉 P P進氣 進氣急劇降低進氣 進氣減小 進入缸內(nèi)m m新鮮混合氣 新鮮混合氣降低 殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù)r r 增加 增加 混合比不適合不適合高廢氣含量混合氣的著火要求著火要求 + + 可燃混合氣排入消聲器 二次燃燒二次燃燒 放炮音放炮音 失火現(xiàn)象失火現(xiàn)象 四、對策及策略驗證四、對策及策略驗證 有效有效提高充氣效率提高充氣效率 減少殘余廢氣含量減少殘余廢氣含量 節(jié)氣門緩沖器 節(jié)氣門開啟器 負壓平衡控制 提高點火能量提高點火能量 增加著火質(zhì)量增加著火質(zhì)量 高能點火 雙點火 控制新鮮混合氣濃控制新鮮混合氣濃 度在著火理想范圍度在著

13、火理想范圍 ACV閥強制怠速 加濃 急回油時切斷燃油急回油時切斷燃油 徹底切斷徹底切斷HCHC的來源的來源 電控系統(tǒng)的斷油 化油器上的強制 怠速節(jié)油器 6.1 對策理論制定方向?qū)Σ呃碚撝贫ǚ较?6.2 “回油放炮回油放炮”故障對策方案及驗證故障對策方案及驗證 序號序號方案方案技術(shù)原理技術(shù)原理 1精調(diào)化油器 依靠化油器怠速系提供最佳的混合氣來彌補廢氣增高 后出現(xiàn)的失火問題。實現(xiàn)完全燃燒。 2進氣負壓平衡 回油時平衡進氣管中的高負壓，提高進氣壓力，減少 缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)，實現(xiàn)完全燃燒。 3增加點火能量 提高點火能量，增加著火質(zhì)量，迅速形成火焰中心， 提高燃燒質(zhì)量。 4急減速時斷油 回油工況時截斷怠

14、速油系供油，徹底避免可燃物生成。 5消聲器改進 迅速釋放排氣壓力，急劇衰減排氣能量，減少二次燃 燒，同時加強消音效果。 6減速回油加濃 回油時增加怠速系供油，提供合理的混合氣濃度，減 小失火的發(fā)生。 6.3 具體方案驗證情況具體方案驗證情況 方案方案1 正常情況下化油器系統(tǒng)回油后節(jié)氣門應處于怠速狀態(tài)，此時主要由怠速油系供油。 項目組按主怠分擔的原則，對化油器進行了重新匹配。 過程： 怠速系出油量控制在75%左右， 怠速點CO調(diào)整到5% 目的：目的：在高速回油狀態(tài)，怠速系提供更多燃油在高速回油狀態(tài)，怠速系提供更多燃油 結(jié)果：結(jié)果： DR評價，該方案未能解決放炮音。 如強制增加回油時怠速系供油量，

15、將導致正常怠速點CO增加到11%，正常怠速 CO嚴重超標。 結(jié)論結(jié)論單一的怠速系統(tǒng)無法同時滿足無法同時滿足正常怠速和高速回油時的要求。 方案方案2 通過空氣控制閥對進氣壓力進行平衡，在急回油狀態(tài)下，當進氣負壓大 于-40kPa時，控制閥打開向進氣管補氣，從而平衡進氣管負壓，來減少 殘余廢氣量 過程：過程： 方案方案2 驗證驗證 方案方案2 驗證驗證 方案方案2 結(jié)果結(jié)果 工作原理工作原理 驗證情況驗證情況怠速穩(wěn)定性怠速穩(wěn)定性成本比較成本比較 A方案方案 當進氣負壓大于-40kPa時單向閥打開 有輕微放炮較差10元 B方案方案 當負壓大于-40kPa時負壓控制閥打開 無放炮較差25元 C方案方案

16、 當負壓大于-40kPa時，負壓控制開關(guān)接通， 電磁閥通電打開空氣通道，開始補氣。 當負壓低于-40kPa時電磁閥關(guān)閉，停止供氣。 無放炮好40元 方案方案2 存在問題存在問題 通過多輪方案驗證，我們方案設(shè)計目標是減小負壓，但是補充的 是純空氣，在減小負壓的同時改變了進入汽缸內(nèi)混合氣的濃度，而補 氣量很難進行精確控制，造成混合氣過稀，放炮反而無法改善。 只有通過引入更多的新鮮空氣，在補氣階段完全失火的情況下， 消聲器內(nèi)都不能二次燃燒，從而完全消除放炮音。 通過對C方案進行瞬態(tài)排放測試，廢氣中HC含量將進一 步增多，不利于排放 方案方案3 過程過程 增加點火能量來提高點火質(zhì)量、促進燃燒。具體實施

17、方案分為以下兩種：增加點火能量來提高點火質(zhì)量、促進燃燒。具體實施方案分為以下兩種： （1）、增加火花塞的間隙增加點火能量）、增加火花塞的間隙增加點火能量 （2）、采用高能數(shù)字點火器增加點火能量）、采用高能數(shù)字點火器增加點火能量 采用高能數(shù)字點火器，點火能量加倍。采用高能數(shù)字點火器，點火能量加倍。 方案方案3 過程過程 點火系統(tǒng)能量對比點火系統(tǒng)能量對比 mJ 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 rpm 隆鑫CGR150點火器高能數(shù)字點火器 10006.7314.10 15006.713.40 20006.7714.03 25006.7314.20 30006.613.37 40007.313.93 5000714.27

18、60007.1314.63 70007.1713.07 80007.0712.77 方案方案3 結(jié)論結(jié)論 增加火花塞間隙方案在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時磁電機提供的電壓 不足，點火性能劣化，偶有斷火現(xiàn)象。 測試評價：兩種方案對回油放炮均有輕微改善均有輕微改善。 方案方案4 過程過程 改變消聲器膨脹容積改變消聲器膨脹容積來降級排氣壓力急增幅度； 改變內(nèi)插管結(jié)構(gòu)改變內(nèi)插管結(jié)構(gòu)來改善消聲器中流動阻力來減小放炮音。 方案方案4 結(jié)論結(jié)論 DR評價評價： 二腔加大方案對放炮音有改善，1、2檔回油有 持續(xù)的較小放炮音。 其余兩種方案無明顯效果。其余兩種方案無明顯效果。 方案方案5 過程過程 在高速回油時的高負壓階段，

19、通過向怠速出油口引入空氣，通過向怠速出油口引入空氣， 截斷化油器斷怠速油系的出油截斷化油器斷怠速油系的出油。從而徹底減少HC的排放。 方案方案5 結(jié)果結(jié)果 放炮聲音未改變，反而有增大的趨勢。放炮聲音未改變，反而有增大的趨勢。 由于實現(xiàn)斷油的方式是靠空氣制動，在斷油的過程中油具有一定的慣性，不能在斷油的過程中油具有一定的慣性，不能 實現(xiàn)快速徹底斷油實現(xiàn)快速徹底斷油。造成混合氣的濃度變化不能有效著火燃燒。 如采用電磁閥直接堵塞油道的辦法（早期化油器汽車上有使用）來實現(xiàn)斷油， 由于摩托車化油器結(jié)構(gòu)限制，要在化油器細小的油道上設(shè)置關(guān)閉機構(gòu)不易實現(xiàn)。 徹底斷油方案的負面影響是：徹底斷油方案的負面影響是：

20、 斷油后發(fā)動機再加速表現(xiàn)遲緩，斷油后發(fā)動機再加速表現(xiàn)遲緩， 斷油后發(fā)動機進氣道壁及汽缸內(nèi)均無燃油，斷油后發(fā)動機進氣道壁及汽缸內(nèi)均無燃油， 在急減速后馬上加速時缸內(nèi)混合氣不足，造成再加速遲緩問題。在急減速后馬上加速時缸內(nèi)混合氣不足，造成再加速遲緩問題。 分析分析 方案方案6 過程過程 在化油器上設(shè)置ACV閥，在高速回油時采用強制怠速加濃的方式在高速回油時采用強制怠速加濃的方式，減少失火 發(fā)生的趨勢，未燃氣體邊氧化燃燒，邊隨廢氣流動，從而避免發(fā)生放炮現(xiàn)象。 方案方案6 結(jié)果結(jié)果 當減速回油時，進氣管負壓升高到設(shè)定值，ACV閥截斷部分怠速空氣 通道，怠速油系中平衡空氣的量減少，從而實現(xiàn)怠速系加濃。

21、其匹配關(guān)鍵點：負壓控制點和混合氣濃度控制范圍。其匹配關(guān)鍵點：負壓控制點和混合氣濃度控制范圍。 此方案由檢測所和德利公司共同調(diào)試驗證，現(xiàn)已裝機。 序序 號號 方案方案技術(shù)原理技術(shù)原理技術(shù)可行性技術(shù)可行性試驗驗證情況試驗驗證情況成本成本綜合評價綜合評價 1 精調(diào)化 油器 盡量靠化油器提供最佳的混合 氣來實現(xiàn)完全燃燒。 對怠速系統(tǒng)精調(diào) 單一的怠速系統(tǒng)無法滿足怠 速排放和減速放炮改善的要 求 不變效果改善不明顯 2 進氣負 壓平衡 回油時平衡進氣管中的高負壓， 提高進氣壓力，減少缸內(nèi)殘余 廢氣系數(shù)，實現(xiàn)完全燃燒。 在進氣管上增加 負壓平衡裝置。 采用電磁閥+負壓控制開關(guān)方 案對放炮音效果較好，但同 時HC排放更高。 較高 （40元） 效果明顯，但成 本很高且有負面 影響。 3 增加點 火能量 提高點火能量，增加著火質(zhì)量， 迅速形成火焰中心，提高燃燒 質(zhì)量。 采用高能點火器 或采用加大間隙 火花塞。 回油放炮均有輕微改善增加 火花塞間隙方案在發(fā)動機低 轉(zhuǎn)速時磁電機提供的電壓不 足，點火性能變差。 較高 （25元） 放炮音有輕微改 善，高能點火成 本高 4 減速時 斷油 回油工況時截斷怠速油系供油， 避免可燃物