印度理工的研究小組研發(fā)出了新型噴油嘴，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況不同，改變直噴油束的形狀，相應(yīng)論文發(fā)表在了國際發(fā)動(dòng)機(jī)研究期刊上。
該噴油嘴可在三種工況下工作：中央單孔噴射(分層燃燒模式)、周向六圓孔噴射(均質(zhì)稀混合氣模式)、6 1噴射(均質(zhì)濃混合氣模式)。工況轉(zhuǎn)換由兩根被螺線管電磁線圈帶動(dòng)的軸針完成。
直噴發(fā)動(dòng)機(jī)在部分載荷下采用分層混合氣可以提高效率，在最大負(fù)載下采用均勻充量可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。要想讓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，它就必須能在以上的兩種工作模式之間無縫地切換。
為了實(shí)現(xiàn)理想的分層效果，就必須在火花塞周圍形成近似理論空燃比的可燃混合氣。分層燃燒的缺點(diǎn)是有些時(shí)候不夠穩(wěn)定(火花塞周圍混合氣過濃)，有些時(shí)候后會(huì)發(fā)生失火(火花塞周圍的可燃混合氣不足)。分層燃燒的關(guān)鍵就是合理控制燃料與空氣的混合，將理論空燃比的可燃混合氣引導(dǎo)到火花塞的周圍。
為了實(shí)現(xiàn)理想的均質(zhì)燃燒效果，必須在整個(gè)氣缸內(nèi)營造近似理論空燃比的均勻的混合氣。研究人員通過改變噴油時(shí)機(jī)、噴油持續(xù)時(shí)間、噴油策略、噴油壓力、氣缸和進(jìn)氣道形狀等參數(shù)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)在分層和均質(zhì)兩種燃燒模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
至于如何將理論空燃比的混合氣引導(dǎo)到火花塞附近，研究人員認(rèn)為可以從噴射導(dǎo)向、壁面導(dǎo)向、氣流導(dǎo)向三者之中任選，他們選擇了氣流導(dǎo)向的方式。
目前直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴有多種類型，其中最常見的就是兩種渦流式噴油嘴：多孔噴油嘴(對(duì)應(yīng)本文中的周向六孔模式)和軸針式噴油嘴(對(duì)應(yīng)本文中的中央單孔模式)。
中央孔式噴油器可以產(chǎn)生集中的油束，有利于產(chǎn)生分層效果。周向多孔噴油器可以產(chǎn)生更分散的油束，讓混合氣更均勻。在這兩種噴油方式的基礎(chǔ)之上，燃油噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)不同的工作模式(中央單孔、周向六孔、6+1)。
對(duì)于分層模式，中央油孔由位于正中的軸針控制，可以產(chǎn)生集中油束，配合合適的導(dǎo)向氣流，就可以在火花塞周圍的局部產(chǎn)生理論空燃比混合氣。
對(duì)于均質(zhì)模式，六個(gè)周向油孔由內(nèi)部的圓周軸針控制，產(chǎn)生分散的油束。因?yàn)閮蓚€(gè)軸針分別由不同的電磁線圈控制，所以當(dāng)兩個(gè)線圈同時(shí)動(dòng)作時(shí)，噴油器將產(chǎn)生最大噴油量，適合于發(fā)動(dòng)機(jī)需要很高的功率輸出的場(chǎng)合。
研究小組的論文總結(jié)了仿真研究的結(jié)果。結(jié)果顯示出該型噴油器在不同模式下都大大提升了燃料和空氣的混合效果。
·中央油孔噴射的確在火花塞周圍產(chǎn)生了近似理論空燃比的混合氣。在火花塞周圍兩厘米的球形空間內(nèi)所含有的燃料量占每次噴進(jìn)氣缸燃料量的12.1%。相比之下，周向六孔噴射下，這一數(shù)字僅為2.5%。過量空氣系數(shù)0.93(六孔模式下為0.6)。
·六孔模式下，燃燒開始時(shí)刻，缸內(nèi)充量為理論最大充量的80%，具有近似理論空燃比，可以進(jìn)行均質(zhì)燃燒。
·6+1模式下，噴油量最大，為理論最大充量的96%，可以在高負(fù)載工況下可靠地產(chǎn)生較高的功率。
