川崎的双燃料喷射系统已安装在增压四缸发动机上(上图)
对于需要突破严格的欧6排放限值的发动机来说,直接燃油喷射已经成为一种常态,不久之后,将相同的技术应用于摩托车。
已有证据表明,本田正在使用改进的Africa Twin发动机开发直接燃油喷射,现在已公开专利申请,而川崎也在研发直接喷射发动机。这次H2所用的增压四缸发动机机是该系统的基础,川崎的目的不是转向直接燃油喷射,而是将技术与常规燃油喷射相结合,以实现两全其美的结果。
用于DI系统的高压燃油供应来自由排气凸轮轴(78)驱动的泵,为直接喷射器(80)供气(上图)
直接燃油喷射不是一个新主意,但是到目前为止,这还没有成为摩托车的主流。通常,燃油喷射的摩托车使用“端口”喷射,在这种情况下,燃油被喷射到进气门上游,但在节气门蝶形之后的进气口。这意味着燃料和空气在进入燃烧室之前就开始混合,从而有足够的时间使燃料雾化,并在火花塞着火之前将进气与进气彻底混合以点燃混合物。
直接燃油喷射的工作方式有所不同。顾名思义,它直接将汽油喷入燃烧室。两种系统都各有利弊,川崎将两者结合的计划旨在最大化优势并消除弊端。
显示了川崎的双喷油器系统安装在正常吸气的超级摩托车发动机上(上图)
摩托车上直接燃油喷射(DI)的缓慢采用归结于多种因素。最值得注意的是,DI喷油的时间比进气道喷油的时间要晚得多,因此在点火之前可以减少混合时间。由于摩托车的转速通常比汽车的转速高很多,因此这是一个重大问题。可以将汽车发动机转速提高到7000rpm的DI系统,不一定能够与旋转速度快两倍的摩托车发动机一起工作。
近年来,喷油器和燃烧室已经克服了这个问题,尽管赛车转速很高,但许多赛车设计,包括F1赛车都采用DI。这意味着我们将很快接近开始看到直喷式摩托车的地步。
另一个因素就是需求,汽车已经比摩托车面临更严格的排放限制,在摩托车刚刚开始采用Euro5的欧洲,汽车需要达到Euro6限制。只要制造商可以在不采用新技术的情况下达到极限,那么他们开发或采用新技术的动力就很小。然而,随着现在的Euro5在两个轮子上成为现实,人们已经将注意力转向将要遵循的Euro6规则,这肯定会增加采用DI的压力。
直接喷油器(80a)向燃烧室中心喷射(上图)
进气口喷射发动机和直喷式发动机都有其自身的优势,每一种都与燃料添加到进气中时产生的冷却效果有关。
在传统的端口喷射发动机上,燃料在允许进气进入燃烧室之前会大大冷却进气。由于较冷的空气更稠密,因此通过在进气之前将温度降低,可以在每个进气冲程中吸入更多的空气,从而吸收更多的氧气。这对力量有好处。直接喷射器无法提供这种冷却优势,直接喷射器在空气被吸入气缸后会增加燃料。
但是,DI的冷却具有不同的优势。它直接冷却燃烧室和活塞,从而减少了混合物点燃时引爆或“爆震”的机会。这意味着您可以使用更稀薄的混合物,或者在涡轮增压或增压发动机上使用更大的增压,而不会造成潜在的爆震危险。这意味着更多的动力,更好的燃料消耗和更低的排放。
去年,本田为自己的直接喷射系统申请了专利,如上图所示的“非双”设计图
由于两种类型的喷射都有各自的优势,川崎的专利建议同时使用这两种类型,以兼具两种系统的优点。
它不是第一个使用该想法的品牌,丰田多年来一直在制造带有进气道喷射和直接喷射的汽车,而大众/奥迪也做了类似的事情,但以前从未在摩托车上见过。
在现有的双喷射设计中,发动机管理部门根据转速和节气门开度来改变喷射,以改变进气道和直接喷射之间的重点。川崎必将遵循相同的路线。进气道喷射往往以较低的转速使用,而DI在较高的发动机转速下承担更多责任,而发动机管理计算机则根据许多变量来更改其行为。
将这两个系统结合使用,就可以使用进气道喷射器引入非常稀薄的燃油和空气混合物,并有足够的时间使燃油雾化和混合,从而冷却进气。然后,直接喷射器在压缩冲程期间的循环后期,添加额外的汽油剂量,以产生更浓的混合物,集中在火花塞周围。浓的部分易于点燃,一旦燃烧,它周围的稀薄混合物开始燃烧。
如上图所示,奥迪的双喷油器系统与川崎的设计非常相似
川崎的新专利显示了其组合的直接和端口喷射系统,该系统既安装在类似于Ninja H2设计的增压四缸发动机上,又安装在类似于Ninja ZX-10R的常吸四缸发动机上。两种类型的发动机都可以受益,但是增压发动机将从直接喷射中获得最大收益,从而可以在不增加发动机损坏风险的情况下使用更多的增压功率。
通过将由排气凸轮轴操作的机械燃油泵添加到系统中,克服了系统直接喷射部分所需的高燃油压力的问题。该泵仅给直接喷油器供油;常规的电动燃油泵为系统的进气道喷射器提供相对较低的压力供应。