缸內直噴

缸內直噴

缸內直噴(FSI),就是直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合的技術。優點是油耗量低,升功率大,壓縮比高達12,與同排量的一般發動機相比功率與扭矩都提高了10%。目前的劣勢是零組件複雜,而且價格通常要貴。噴射壓力進一步提高,使燃油霧化更加細緻,真正實現了精準地按比例控制噴油並與進氣混合,並且消除了缸外噴射的缺點。噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控制,以及活塞頂形狀等特別的設計,使油氣能夠在整個氣缸內充分、均勻的混合,從而使燃油充分燃燒,能量轉化效率更高。

基本信息

簡介

缸內直噴缸內直噴

FSI是FuelStratifiedInjection的字母簡寫,中文意思是燃料分層噴射技術,它代表著今後引擎的一個發展方向。燃油分層噴射技術是發動機稀燃技術的一種。稀燃顧名思義就是發動機混合氣中的汽油含量低,汽油與空氣之比可達1:25以上。
大眾FSI發動機利用一個高壓泵,使汽油通過一個分流軌道(共軌)到達電磁控制的高壓噴射氣門。它的特點是在進氣道中已經產生可變渦流,使進氣流形成最佳的渦流形態進入燃燒室內,以分層填充的方式推動,使混合氣體集中在位於燃燒室中央的火花塞周圍。如果稀燃技術的混合比達到25:1以上,按照常規是無法點燃的,因此必須採用由濃至稀的分層燃燒方式。通過缸內空氣的運動在火花塞周圍形成易於點火的濃混合氣,混合比達到12:1左右,外層逐漸稀薄。濃混合氣點燃後,燃燒迅速波及外層。

優點

缸內直噴式汽油發動機的優點是油耗量低,升功率大。
空燃比達到40:1(一般汽油發動機的空燃比是15:1),也就是人們所說的“稀燃”。
機內的活塞頂部一半是球形,另一半是壁面,空氣從氣門衝進來後在活塞的壓縮下形成一股渦流運動,當壓縮行程即將結束時,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,這種急速鏇轉的混合氣是分層次的,越接近火花塞越濃,易於點火作功。
壓縮比高達12,與同排量的一般發動機相比功率與扭矩都提高了10%。

特點

能夠降低泵吸損失,在低負荷時確保低油耗,但需要增加特殊催化轉換器以有效淨化處理排放氣體。
FSI發動機按照發動機負荷工況,基本上可以自動選擇2種運行模式。在低負荷時為分層稀薄燃燒,在高負荷時則為均質理論空燃比(14.6-14.7)燃燒。在這兩種運行模式中,燃料的噴射時間有所不同,真空作動的開關閥進行開啟/關閉。在高負荷中所進行的均質理論空燃比燃燒中,燃油則是在進氣衝程中噴射。理論空燃比的均質混合氣易於燃燒,不必藉助渦流作用,因此,由於進氣阻力減少,開關閥打開。而在全負荷以外,進行廢氣再循環,限制泵吸損失,由於直噴化而使壓縮比提高到12.1,即使在均質理論空燃燒比混合氣燃燒中,仍能降低燃油耗。進一步說,在FSI發動機中,在低負荷與高負荷之間,作為第三運行模式而設定均質稀薄燃燒,在這種運行模式中,燃油在進氣衝程噴射,並且由於產生加速稀薄混合氣燃燒的縱渦流,開關閥被關閉。這時,阻礙燃燒的廢氣再循環(EGR)暫不進行。與均質理論空燃比燃燒不同的是,吸入空氣量超過燃油的噴射量。

運用

在近來各廠採用的發動機科技中,最炙手可熱的技術非缸內直噴莫屬。這套由柴油發動機衍生而來的科技目前已經大量使用在包含VAG、BMW、Mercedes-Benz、GM以及Toyota(Lexus)車繫上。
缸內直噴技術在VAG集團中被廣泛運用,由AudiRS4和R8共享的4.2升FSI發動機即是其中性能強悍的代表作。
其中VAG集團可以算是導入缸內直噴科技最具代表性的例子,目前包含Audi和VW都已將名為FSI的缸內直噴發動機列為旗下車款的高階動力來源,而且在Audi和VW車系的頂級車上,甚至更以FSI結合上渦輪增壓以增大動力。
供油系統採用缸內直噴設計的最大優勢,就在於燃油是以極高壓力直接注入於燃燒室中,因此除了噴油嘴的構造和位置都異於傳統供油系統,在油氣的霧化和混合效率上也更為優異。加上近來車上各項電子系統的控制技術大幅進步,計算機對於進氣量與噴油時機的判讀與控制也愈加精準,因此在搭配上缸內直噴技術以使得發動機的燃燒效率大幅提升下,除了發動機得以產生更大動力,對於環保和節能也都有正面的幫助。
但是缸內直噴科技也並非無敵,因為從經濟層面來看,採用缸內直噴的供油系統除了在研發過程必須花費更大成本,在部品構成複雜且精密的情況下,零組件的價格也比起傳統供油系統來得昂貴,因此這些也都是未來缸內直噴發動機尚待克服的要素。

泄壓方法

缸內直噴在維修拆裝高壓系統之前的泄壓方法:
1、連線好儀器,進入發動機系統。
2、選擇數據流功能,輸入通道140,注意觀察顯示區3個內容。起動發動機,怠速運轉,發動機怠速時顯示區3箇中的顯示數值約為5000kp(50bar)此顯示表示高壓燃油泵所產生的壓力。
3、取下燃油泵的控制器J538的1號保險絲並且繼續跟蹤顯示區的內容,發動機必須怠速運轉1-2分鐘以後顯示區3中的顯示內容快速下降。
4、顯示值為8bar時(800kpa)時關閉點火開關,供油架內部仍然充滿燃油,不過燃油不再處於高壓狀態,這時可以根據傳統方法進行拆卸。

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