injection phase angle

Läste ett intressant inlägg på ett annat motorforum:




I use 1600cc injectors and have tried to manage things as follows.

on the Motec M600, when at idle, I fire the injector on the early side of maximum airflow into the cylinder to give the greatest chance of swirl distributing the fuel throughout the combustion chamber. - 280° before TDC

As the revs increase I spread the injector duty cycle over the 280° before TDC position. e.g. at 20% injector duty cycle I use 720° crank degrees * 20% = 144° of injector open, spread over the centre point gives me 280° - 72° = 208° before TDC. ( before compression TDC is the Motec way of defining the end of injector opening )

I use 280° duration cams with the inlet cam timed at 110° after TDC, it therefore follows that the inlet valve opens at 30° before TDC and closes at 70° after BDC.

As the injector duty cycle % increases you can increase the end of injector opening towards the time that the inlet valve closes. You need to take in to account the distance away the injector is from the inlet valve and the time it will take the fuel to get to the cylinder.

I have not done any dyno analysis to prove where it is best to stop increasing the end point for your injector to be open, but my guess is 30° after BDC should be OK which is 150° before TDC in Motec numbers and is reached at an injector duty cycle calculated as 280° (chosen centre injection point) - 150° (chosen close injection point) = 130° * 2 = 260° which as a % of 720 crank degrees is 36% injector duty cycle.

Beyond 36% injector duty cycle the injected fuel will build up in the inlet tract as a puddle and will not be as well atomised when it is finally drawn into the combustion chamber. It is for this last reason I like to run as large an injector as I can get away with to minimise the slug of very rich air / fuel mixture that will initially be drawn into the combustion chamber.

It could probably be argued that you should increase your injector opening all the way through till the inlet valve closes as this will minimise the puddle in the inlet tract above 36% duty cycle.

Having just typed the above, I thought that a spreadsheet might help, so have put one here http://www.sol.co.uk/h/hugh/Injectors/Injector%20opening%20percentage% . . . . You can enter your own cam duration and timing. Also enter your chosen injector start point.

Det där lät inte så vettigt! Till att börja med så försäker han lösa ett icke existerande problem och genom att göra det skapar han problem istället.

Till att börja med så har ex. NACA testat olika insprutningstidpunkter med indirekt bränsleinsprutning, det man kom fram till var att de olika tidpunkterna inte hade någon märkbar effekt på motorns IMEP likaså hade man inga problem med att bränsle ansamlades i inloppet.

Vidare så skulle vi kunna kika på på hur biltillverkarna brukar lösa detta idag. Vanligen så brukar man vid dellast spruta in bränsle mot en stängd inlopps ventil. Värmen i ventilen hjälper sedan förångningen. Tänk dock på att ökad förångning i insuget samtidigt leder till sänkt fyllnadsgrad.

om man skulle förse en motor med insprutningsventiler som är så stora som det nämns här så skulle man få väldiga problem med att kontrollera bränsleflödet ordentligt. Ju kortare öppningstiden är ju sämre precision har spridaren. Detta leder till sämre körbarhet samt ökade utsläpp.

Tillverkarna av F1 motorer har förstås experimenterat med bränsleinsprutning och vad de har kommit fram till är att ett högre bränsletryck, tillsammans med lämpliga spridare kan göra stor skillnad i deras fall. Att öka från vanliga bränsletryck kring 3 bar upp till 10 bar gjorde tydligen stor skillnad. Ytterligare ökningar kan också ge positivt resultat men i regel så är vinsten mindre ju mer man ökar trycket (nu ligger man kring 100 bar). Likaså verkar resultaten variera något mellan motorerna. Men en F1 motor är också lite unik eftersom man har en så väldigt kort tid tillgänglig för förångning av bränslet.

Re:

Johan Edlund skrev:

Vidare så skulle vi kunna kika på på hur biltillverkarna brukar lösa detta idag. Vanligen så brukar man vid dellast spruta in bränsle mot en stängd inlopps ventil. Värmen i ventilen hjälper sedan förångningen. Tänk dock på att ökad förångning i insuget samtidigt leder till sänkt fyllnadsgrad.

Precis min tanke, för att sedan gradvis senarelägga punkten när spridaren är färdig, ju närmare max moment man kommer. Eller tänker jag fel nu?

Re:

super7 skrev:

Johan Edlund skrev: Vidare så skulle vi kunna kika på på hur biltillverkarna brukar lösa detta idag. Vanligen så brukar man vid dellast spruta in bränsle mot en stängd inlopps ventil. Värmen i ventilen hjälper sedan förångningen. Tänk dock på att ökad förångning i insuget samtidigt leder till sänkt fyllnadsgrad. Precis min tanke, för att sedan gradvis senarelägga punkten när spridaren är färdig, ju närmare max moment man kommer. Eller tänker jag fel nu?

När motorn går med full last så står insprutningsventilen öppen en väldigt lång tid (upp till ca 85% av tiden), då spelar det ingen större roll när man väljer att ha den öppen.

Re:

Johan Edlund skrev:

Tillverkarna av F1 motorer har förstås experimenterat med bränsleinsprutning och vad de har kommit fram till är att ett högre bränsletryck, tillsammans med lämpliga spridare kan göra stor skillnad i deras fall. Att öka från vanliga bränsletryck kring 3 bar upp till 10 bar gjorde tydligen stor skillnad. Ytterligare ökningar kan också ge positivt resultat men i regel så är vinsten mindre ju mer man ökar trycket (nu ligger man kring 100 bar). Likaså verkar resultaten variera något mellan motorerna. Men en F1 motor är också lite unik eftersom man har en så väldigt kort tid tillgänglig för förångning av bränslet.

Kan du precissera vari vinsten består? Det är väl en kombination av fördelar just i det specifika F1 fallet, men ändå.
Göran

Re:

Göran Malmberg skrev:

Johan Edlund skrev: Tillverkarna av F1 motorer har förstås experimenterat med bränsleinsprutning och vad de har kommit fram till är att ett högre bränsletryck, tillsammans med lämpliga spridare kan göra stor skillnad i deras fall. Att öka från vanliga bränsletryck kring 3 bar upp till 10 bar gjorde tydligen stor skillnad. Ytterligare ökningar kan också ge positivt resultat men i regel så är vinsten mindre ju mer man ökar trycket (nu ligger man kring 100 bar). Likaså verkar resultaten variera något mellan motorerna. Men en F1 motor är också lite unik eftersom man har en så väldigt kort tid tillgänglig för förångning av bränslet. Kan du precissera vari vinsten består? Det är väl en kombination av fördelar just i det specifika F1 fallet, men ändå. Göran

Man får bättre fördelning av bränslet och mindre bränsledroppar. Exakt hur mycket mer effekt detta ger känner jag inte till men ett flertal konstruktörer av F1 motorer har påpekat fördelarna.

McLarens senaste F1 spridare är exempelvis utvecklade tillsammans med Bosch och baserade på samma teknik som Boschs högtrycksspridare för direktinsprutning (100 bar).

Äldre F1 spridare använder lägre bränsletryck (vanligen över 10 bar), dessa är numer vanliga i ex. MotOGP, WRC och andra tävlingsklasser där stallen har god ekonomi.

Re:

Johan Edlund skrev:

Man får bättre fördelning av bränslet och mindre bränsledroppar. Exakt hur mycket mer effekt detta ger känner jag inte till men ett flertal konstruktörer av F1 motorer har påpekat fördelarna.

Det kan ju vara en fördel i att bränna renare eller spara bränsle. Och iom trycket så får vi kanske bättre spridartider gentemot dess storlek vid dessa varvtal.
Göran

Re:

Göran Malmberg skrev:

Johan Edlund skrev: Man får bättre fördelning av bränslet och mindre bränsledroppar. Exakt hur mycket mer effekt detta ger känner jag inte till men ett flertal konstruktörer av F1 motorer har påpekat fördelarna. Det kan ju vara en fördel i att bränna renare eller spara bränsle. Och iom trycket så får vi kanske bättre spridartider gentemot dess storlek vid dessa varvtal. Göran

Är man intresserad att få en motor som går rent så är det vanligen viktigt att man inte använder för korta öppningstider (spridarens precision ökar med längre öppettider samtidigt som bränsledropparnas storlek vanligen minskar). Likaså är det viktigt att trycket i bränslefördelningsröret är konstant, nya personbilsmotorer använder ofta någon form av dämpare för att undvika tryckpulser i bränslefördelningsröret.