燃油分層噴射FSI

燃油分層噴射FSI

簡介：

FSI是Fuel Stratified Injection的英文縮寫_意指燃油分層噴射.燃油分層噴射技術是電噴發動機利用電子芯片經過計算分析精確控制噴射量進入氣缸燃燒_以提高使發動機混和燃油比例_進而提高發動機效率的一種技術.

與傳統技術把燃油噴入進氣歧管的發動機相比_FSI發動機的主要優勢有：動態響應好、功率和扭矩可以同時提升、燃油消耗降低.

傳統的汽油發動機是通過電腦采集凸輪軸位置以及發動機各相關數據從而控制噴油嘴將汽油噴入進氣歧管.汽油在歧管內開始混合_然後再進入到汽缸中燃燒.空氣跟汽油的最佳混合比是14.7/1(也叫理論空燃比)_傳統發動機由於汽油跟空氣是在進氣歧管內混合_所以必須達到理論空燃比才能獲得較好的動力性和經濟性.但由於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氣氣流和氣門開關的影響較大_並且微小的油顆粒會吸附在管道壁上_這就的理論空燃比很難達到_這是傳統發動機很難解決的一個技術問題.

把燃油直接噴射到汽缸中就可以解決這一難題.直噴式汽油發動機采用類似於柴油發動機的供油技術_通過一個高壓油泵泵提供所需的100bar以上的壓力_將汽油提供給位於汽缸內的電磁燃油噴嘴.然後通過電腦控制噴射器將燃料在最恰當的時間直接注入燃燒室_通過對燃燒室內部形狀的設計_讓混合氣能產生較強的渦流使空氣和汽油充分混合.然後使火花塞周圍區域能有較濃的混合氣_其他周邊區域有較稀的混合氣_保證了在順利點火的情況下盡可能的實現稀薄燃燒.

FSI發動機燃燒模式：

理論上_FSI發動機有至少兩種燃燒模式：分層燃燒和均質燃燒_有人還把均質燃燒模式細分為均質稀燃模式和均質燃燒模式.從FSI所代表的Fuel Stratified Injection含義上看_分層燃燒應該是FSI發動機的精髓與特點_不過也可以理解為它的研發起點和基礎.

分層燃燒：

分層燃燒的好處在於熱效率高、節流損失少、有限的燃料盡可能多地轉化成工作能量.分層燃燒模式下節氣門不完全打開_保證進氣管內有一定真空度（可以控制廢氣再循環和碳罐等裝置）.這時_發動機的扭矩大小取決於噴油量_與進氣量和點火提前角關系不大.

分層燃燒模式在進氣過程中節氣門開度相對較大_減少了一部分節流損失.進氣過程中的關鍵是進氣歧管中安置一翻版_翻版向上開啟（原理性質_實際機型可能有所不同）封住下進氣歧管_讓進氣加速通過_與ω形活塞頂配合_相成進氣渦旋.

分層燃燒時噴油時間在上止點前60°至上止點前45°_噴射時刻對混合氣的形成有很大影響_燃油被噴射在活塞頂的凹坑內_噴出的燃油與渦旋進氣結合形成混合氣.混合氣形成發生在曲軸轉角40°至50°范圍內_如果小於這個范圍_混合氣無法點燃_若大於_就變成均質狀態了.分層燃燒的空燃比一般在1.6-3之間. 點火時_只有火花塞周圍混合狀態較好的氣體被點燃_這時周圍的新鮮空氣以及來自廢氣再循環的氣體形成了很好的隔熱保護_減少了缸臂散熱_提升了熱效率.點火時刻的控制也很重要_它只在壓縮過程終了的一個很窄的范圍內.

均質稀燃：

均質稀燃模式混合氣形成時間長_燃燒均勻_通過精確控制噴油_可以達到較低的混合氣濃度.均質稀燃的點火時間選擇范圍寬泛_有很好的燃油經濟性.

均質稀燃與分層燃燒的進氣過程相同_油氣混合時間加長_形成均質混合氣.燃燒發生在整個燃燒室內_對點火時間的要求沒分層燃燒那麼嚴格.均質稀燃的空燃比大於1.

均質燃燒：

均質燃燒則能充分發揮動態響應好_扭矩和功率高的特點.均質燃燒進氣過程中節氣門位置由油門踏板決定_進氣歧管中的翻版位置視不同情況而定.當中等負荷時_翻版依然是關閉的_有利於形成強烈的進氣旋流_利於混合氣的形成與霧化.當高速大負荷時_翻版打開_增大進氣量_讓更多的空氣參與燃燒.均質燃燒的噴油、混合氣形成與燃燒和均質稀燃模式基本一樣.均質燃燒情況下空燃比小於或等於1. 

關鍵詞:電子控制燃油噴射系統EFI TSI發動機