回油放炮探索

摩托车回油”放炮”—机理及对策探索交流会目录一、工作背景二、故障重现三、理论分析五、工作总结及设计启发四、对策与策略验证一、背景化油器匹配DR评价低档位高速回油放炮二、故障重现N挡1挡/2档5000～6000rpm放炮声持续刺耳放炮声混合气未燃烧完全燃烧情况回油瞬间负压增加到-75KPa进气负压变化曲线柱塞关闭点柱塞完全关闭----------进气压力急剧下降进气变化情况车型化油器结构形式试验结论五羊本田125柱塞式有连续放炮音，但声音不大，没有尖锐、刺耳的大声音。钱江150-12柱塞式有连续放炮音，但声音不大。五羊本田125对比测试，其特点：1、其化油器提供的混合气较浓，怠速CO在8.179%。2、1档传动比较小，发动机转速较低。3、在回油过程中HC排放很高。竞品车（国Ⅱ状态）放炮情况摸底三、理论分析2.1专业描述：“放炮”定义什么叫放炮？声音是由振动产生的局部压力波动后燃引起产生放炮的要素：1、大量的可燃CxHy2、大量的O23、剧烈氧化的环境-热源HC的形成机理未燃烧的燃料烃不完全氧化产物燃烧部分被分解产物HCHC的来源室壁激冷效应润滑油膜对燃油蒸汽的吸收与释放沉积物的影响间隙效应新鲜混合气不完全燃烧扫气过程HC正常燃烧情况下稳定工况时稳定工况时对HC排放的影响不大非正常燃烧情况下气门重叠角过大的情况下新鲜混合气不完全燃烧影响火焰的传播：残余废气系数达到34%时，火焰就很难传播而发生断火。发动机换气过程中的残余废气量可看作是发动机的内部EGR（内部废气再循环）。在没有速燃技术的情况下，废气系数超过34%时发生断火。混合气过浓或过稀都会引起火焰传播不充分或断火发生。混合气未充分燃烧就直接排出，造成HC过高。当发生断火时的混合气浓度称为燃烧极限。出现断火时，气缸中的混合气体未经点燃而直接排出，HC增高。（断火：发动机每五十个循环中有一次或一次以上不着火称为断火）混合气体在活塞做功行程中不能完全燃烧，排气门打开，未燃烧的HC随废气一同排出缸内残余废气影响点火系统故障混合气体过浓或过稀点火提前角过迟新鲜混合气不完全燃烧混合气体过浓或过稀缸内残余废气影响新鲜混合气不完全燃烧混合气体过浓或过稀缸内残余废气影响化油器型号：PZ26高速急回油时化油器对混合气浓度的影响高速回油-----------供油主要由怠速油系完成高速回油过程中化油器怠速油系提供混合比的变化高速回油时化油器提供的混合气是变浓还是变稀?简单的化油器02468101214161800.000020.000040.000060.000080.00010.0001215202530354045505560657075空气流量燃油流量A/F不考虑怠速空气量孔的作用，随进气负压的增加空燃比减小，混合气变浓。柱塞开转速高进气管、怠速泡沫管、怠速通道中真空度增加空气和燃油流速增加汽油流的惯性比空气大V增空气V增燃油混合气变稀急回油化油器引入空气调节指定负压-30-40-50-60-70CPZ19实测负压29.824050.360.170.3AF1816.6716.6116.817.85GA0.48860.48890.50450.5140.5408GF0.02730.02890.03010.03080.0303PZ26实测负压-30.27-39.87-49.8-60.54-70.27A/F随负压的变化19.8120.0520.9121.6622.82GA0.8770.95531.01321.0441.0887GF0.04430.04770.04840.04830.0478PZ26K实测负压-30.29-40.29-50.2-60.16-70.34A/F随负压的变化16.8917.7417.5618.3318.64GA0.72360.80120.83350.86450.8659GF0.04280.04520.04750.04720.0465PZ26(ACV阀)实测负压-30.29-40.29-50.2-60.16-70.34A/F随负压的变化16.8516.89.269.6610.26GA0.68130.72940.77110.81330.8593GF0.04040.04340.08320.08410.0837化油器流量测试台测试的不同负压下A/F结果A/F测试仪测试回油瞬间14.7变稀高速回油，不同化油器的供油特性不同。4.2空燃比变化情况高速急回油时进气压力变化对换气质量的影响充气效率ηv残余废气系数ηr发动机高速急回油，ηv下降2~3倍ηr增长5倍左右实际进入气缸的新鲜混合气充满气缸工作容积的新鲜混合气气缸内的废气量进入气缸的新鲜混合气残余废气增加后对燃烧的影响分析燃烧火焰发展的4个阶段D、最后阶段A、起始阶段（点火和火核的形成阶段）B、过渡阶段（火核发展到火焰中心的阶段）C、湍流火焰阶段（火焰充分发展传播阶段）燃烧的循环变动产生于火焰的最初形成和发展阶段（着火落后期内）减小燃烧的循环波动只能依靠改善火焰形成和初期发展阶段的燃烧。也就是混合气成功点火阶段。混合气点燃的条件1、火花塞间隙处存在着处于着火界限内的混合气。2、电火花的能量又超过临界着火能量。3、形成的火焰能向外传播。残余废气增加后的影响当残余废气增加后，每个循环汽缸内的混合气成分不尽是新鲜空气和雾化的燃油混合物，还包含更多的残余废气。废气稀释作用火花塞间隙混合气浓度小火焰中心形成失败点火失败残余废气量对混合气浓度的影响当残余废气量增加后，火花点火后的火焰发展初始阶段，火焰传播将受混合气的浓度、混合气均匀性、混合气密度、压力、温度等的影响更明显。随废气系数的提高，需要比正常怠速更浓的新鲜混合气，增加点火成功的机会。O2的来源废气中剩余O2外部供给O2排气脉动效应热源----剧烈氧化的环境未完全燃烧的废气和氧气在遇到下个循环排出的高温废气时点燃。被加热的排气管和消声器也是引燃的主要因素。根本原因急回油柱塞立即关闭P进气急剧降低ρ进气减小进入缸内m新鲜混合气降低残余废气系数ηr增加混合比不适合高废气含量混合气的着火要求+可燃混合气排入消声器二次燃烧放炮音失火现象四、对策及策略验证有效提高充气效率减少残余废气含量•节气门缓冲器•节气门开启器•负压平衡控制•……提高点火能量增加着火质量•高能点火•双点火•……控制新鲜混合气浓度在着火理想范围•ACV阀强制怠速加浓•……急回油时切断燃油彻底切断HC的来源•电控系统的断油•化油器上的强制怠速节油器•……6.1对策理论制定方向6.2“回油放炮”故障对策方案及验证序号方案技术原理1精调化油器依靠化油器怠速系提供最佳的混合气来弥补废气增高后出现的失火问题。实现完全燃烧。2进气负压平衡回油时平衡进气管中的高负压，提高进气压力，减少缸内残余废气系数，实现完全燃烧。3增加点火能量提高点火能量，增加着火质量，迅速形成火焰中心，提高燃烧质量。4急减速时断油回油工况时截断怠速油系供油，彻底避免可燃物生成。5消声器改进迅速释放排气压力，急剧衰减排气能量，减少二次燃烧，同时加强消音效果。6减速回油加浓回油时增加怠速系供油，提供合理的混合气浓度，减小失火的发生。6.3具体方案验证情况方案1正常情况下化油器系统回油后节气门应处于怠速状态，此时主要由怠速油系供油。项目组按主怠分担的原则，对化油器进行了重新匹配。过程：怠速系出油量控制在75%左右，怠速点CO调整到5%目的：在高速回油状态，怠速系提供更多燃油结果：DR评价，该方案未能解决放炮音。如强制增加回油时怠速系供油量，将导致正常怠速点CO增加到11%，正常怠速CO严重超标。结论单一的怠速系统无法同时满足正常怠速和高速回油时的要求。方案2通过空气控制阀对进气压力进行平衡，在急回油状态下，当进气负压大于-40kPa时，控制阀打开向进气管补气，从而平衡进气管负压，来减少残余废气量过程：方案2验证方案2验证方案2结果工作原理验证情况怠速稳定性成本比较A方案当进气负压大于-40kPa时单向阀打开有轻微放炮较差10元B方案当负压大于-40kPa时负压控制阀打开无放炮较差25元C方案当负压大于-40kPa时，负压控制开关接通，电磁阀通电打开空气通道，开始补气。当负压低于-40kPa时电磁阀关闭，停止供气。无放炮好40元方案2存在问题通过多轮方案验证，我们方案设计目标是减小负压，但是补充的是纯空气，在减小负压的同时改变了进入汽缸内混合气的浓度，而补气量很难进行精确控制，造成混合气过稀，放炮反而无法改善。只有通过引入更多的新鲜空气，在补气阶段完全失火的情况下，消声器内都不能二次燃烧，从而完全消除放炮音。通过对C方案进行瞬态排放测试，废气中HC含量将进一步增多，不利于排放方案3过程增加点火能量来提高点火质量、促进燃烧。具体实施方案分为以下两种：（1）、增加火花塞的间隙增加点火能量（2）、采用高能数字点火器增加点火能量采用高能数字点火器，点火能量加倍。方案3过程点火系统能量对比mJ转速rpm隆鑫CGR150点火器高能数字点火器10006.7314.1015006.713.4020006.7714.0325006.7314.2030006.613.3740007.313.935000714.2760007.1314.6370007.1713.0780007.0712.77方案3结论增加火花塞间隙方案在发动机低转速时磁电机提供的电压不足，点火性能劣化，偶有断火现象。测试评价：两种方案对回油放炮均有轻微改善。方案4过程改变消声器膨胀容积来降级排气压力急增幅度；改变内插管结构来改善消声器中流动阻力来减小放炮音。方案4结论DR评价：二腔加大方案对放炮音有改善，1、2档回油有持续的较小放炮音。其余两种方案无明显效果。方案5过程在高速回油时的高负压阶段，通过向怠速出油口引入空气，截断化油器断怠速油系的出油。从而彻底减少HC的排放。方案5结果放炮声音未改变，反而有增大的趋势。由于实现断油的方式是靠空气制动，在断油的过程中油具有一定的惯性，不能实现快速彻底断油。造成混合气的浓度变化不能有效着火燃烧。如采用电磁阀直接堵塞油道的办法（早期化油器汽车上有使用）来实现断油，由于摩托车化油器结构限制，要在化油器细小的油道上设置关闭机构不易实现。彻底断油方案的负面影响是：•断油后发动机再加速表现迟缓，•断油后发动机进气道壁及汽缸内均无燃油，•在急减速后马上加速时缸内混合气不足，造成再加速迟缓问题。分析方案6过程在化油器上设置ACV阀，在高速回油时采用强制怠速加浓的方式，减少失火发生的趋势，未燃气体边氧化燃烧，边随废气流动，从而避免发生放炮现象。方案6结果当减速回油时，进气管负压升高到设定值，ACV阀截断部分怠速空气通道，怠速油系中平衡空气的量减少，从而实现怠速系加浓。其匹配关键点：负压控制点和混合气浓度控制范围。此方案由检测所和德利公司共同调试验证，现已装机。序号方案技术原理技术可行性试验验证情况成本综合评价1精调化油器尽量靠化油器提供最佳的混合气来实现完全燃烧。对怠速系统精调单一的怠速系统无法满足怠速排放和减速放炮改善的要求不变效果改善不明显2进气负压平衡回油时平衡进气管中的高负压，提高进气压力，减少缸内残余废气系数，实现完全燃烧。在进气管上增加负压平衡装置。采用电磁阀+负压控制开关方案对放炮音效果较好，但同时HC排放更高。较高（40元）效果明显，但成本很高且有负面影响。3增加点火能量提高点火能量，增加着火质量，迅速形成火焰中心，提高燃烧质量。采用高能点火器或采用加大间隙火花塞。回油放炮均有轻微改善增加火花塞间隙方案在发动机低转速时磁电机提供的电压不足，点火性能变差。较高（25元）放炮音有轻微改善，高能点火成本高4减速时断油回油工况时截断怠速油系供油，避免可燃物出现。在化油器上安装截止装置及控制机构空气制动没有效果。在化油器上彻底断油不易实现。较高技术实施难度大，远不如ECU控制5消声器改进增加消声器容积，改善各腔室之间的阻力对消声器腔室结构进行改变对消声器的变动，放炮音改善不明显。对整车性能有一定影响较少（5元）效果改善不明显6减速回油加浓回油时增加怠速系供油，提高混合气浓度，从而强