缸內(nèi)直噴(FSI)
;;;; 缸內(nèi)直噴又稱FSI,F(xiàn)SI(Fuel Stratified Injection)燃料分層噴射技術(shù),代表著傳統(tǒng)汽油引擎的一個發(fā)展方向。
缸內(nèi)直噴就是將燃油噴嘴安裝于氣缸內(nèi),直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與進(jìn)氣混合。由于缸內(nèi)直噴將燃油噴嘴安裝于氣缸內(nèi),直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與進(jìn)氣混合。噴射壓力也進(jìn)一步提高,使燃油霧化更加細(xì)致,真正實現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例控制噴油并與進(jìn)氣混合,并且消除了缸外噴射的缺點。同時,噴嘴位置、噴霧形狀、進(jìn)氣氣流控制,以及活塞頂形狀等特別的設(shè)計,使油氣能夠在整個氣缸內(nèi)充分、均勻的混合,從而使燃油充分燃燒,能量轉(zhuǎn)化效率更高。
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;;;; 傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機(jī)是通過電腦采集凸輪位置以及發(fā)動機(jī)各相關(guān)工況從而控制噴油嘴將汽油噴入進(jìn)氣歧管。但由于噴油嘴離燃燒室有一定的距離,汽油同空氣的混合情況受進(jìn)氣氣流和氣門開關(guān)的影響較大,并且微小的油顆粒會吸附在管道壁上,所以希望噴油嘴能夠直接將燃油噴入汽缸。
;;;;;;;; FSI就是大眾集團(tuán)開發(fā)的用來改善傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)供油方式的不足而研制的缸內(nèi)直接噴射技術(shù),先進(jìn)的直噴式汽油發(fā)動機(jī)采用類似于柴油發(fā)動機(jī)的供油技術(shù),通過一個活塞泵提供所需的100bar以上的壓力,將汽油提供給位于汽缸內(nèi)的電磁噴射器。然后通過電腦控制噴射器將燃料在最恰當(dāng)的時間直接注入燃燒室,其控制的精確度接近毫秒,其關(guān)鍵是考慮噴射器的安裝,必須在汽缸上部留給其一定的空間。由于汽缸頂部已經(jīng)布置了火花塞和多個氣門,已經(jīng)相當(dāng)緊湊,所以將其布置在靠近進(jìn)氣門側(cè)。由于噴射器的加入導(dǎo)致了對設(shè)計和制造的要求都相當(dāng)的高,如果布置不合理、制造精度達(dá)不到要求導(dǎo)致剛度不足甚至漏氣只能得不償失。另外FSI引擎對燃油品質(zhì)的要求也比較高,目前國內(nèi)的油品狀況可能很難達(dá)到FSI引擎的要求,所以部分裝配了FSI的進(jìn)口高爾夫出現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的水土不服。
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此外,F(xiàn)SI技術(shù)采用了兩種不同的注油模式,即分層注油和均勻注油模式。發(fā)動機(jī)低速或中速運轉(zhuǎn)時采用分層注油模式。此時節(jié)氣門為半開狀態(tài),空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸撞在活塞頂部,由于活塞頂部制作成特殊的形狀從而在火花塞附近形成期望中的渦流。當(dāng)壓縮過程接近尾聲時,少量的燃油由噴射器噴出,形成可燃?xì)怏w。這種分層注油方式可充分提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,因為在轉(zhuǎn)速較低、負(fù)荷較小時除了火花塞周圍需要形成濃度較高的油氣混合物外,燃燒室的其它地方只需空氣含量較高的混合氣即可,而FSI使其與理想狀態(tài)非常接近。當(dāng)節(jié)氣門完全開啟,發(fā)動機(jī)高速運轉(zhuǎn)時,大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油均勻混合。從而促進(jìn)燃油充分燃燒,提高發(fā)動機(jī)的動力輸出。電腦不斷的根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀況改變注油模式,始終保持最適宜的供油方式。燃油的充分利用不僅提高了燃油的利用效率和發(fā)動機(jī)的輸出而且改善了排放。
缸內(nèi)直噴優(yōu)點
;;;;; 供油系統(tǒng)采用缸內(nèi)直噴設(shè)計的最大優(yōu)勢,就在于燃油是以極高壓力直接注入于燃燒室中,因此除了噴油嘴的構(gòu)造和位置都異于傳統(tǒng)供油系統(tǒng),在油氣的霧化和混合效率上也更為優(yōu)異。加上近來車上各項電子系統(tǒng)的控制技術(shù)大幅進(jìn)步,計算機(jī)對于進(jìn)氣量與噴油時機(jī)的判讀與控制也愈加精準(zhǔn),因此在搭配上缸內(nèi)直噴技術(shù)以使得發(fā)動機(jī)的燃燒效率大幅提升下,除了發(fā)動機(jī)得以產(chǎn)生更大動力,對于環(huán)保和節(jié)能也都有正面的幫助。
缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動機(jī)的優(yōu)點是油耗量低,升功率大。
空燃比達(dá)到40:1(一般汽油發(fā)動機(jī)的空燃比是15:1),也就是人們所說的“稀燃”。
機(jī)內(nèi)的活塞頂部一半是球形,另一半是壁面,空氣從氣門沖進(jìn)來后在活塞的壓縮下形成一股渦流運動,當(dāng)壓縮行程行將結(jié)束時,在燃燒室頂部的噴油嘴開始噴油,汽油與空氣在渦流運動的作用下形成混合氣,這種急速旋轉(zhuǎn)的混合氣是分層次的,越接近火花塞越濃,易于點火作功。
壓縮比高達(dá)12,與同排量的一般發(fā)動機(jī)相比功率與扭矩都提高了10%。
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