目录
FSI工作原理
(一)FSI燃烧模式
1、FSI均质燃烧模式
2、FSI分层燃烧模式
(二)FSI燃油和空气混合方式
1、FSI喷射引导
2、FSI壁面引导
3、FSI气流引导
FSI技术优势
1、提高动力,降低油耗
2、降低HC(氢碳)排放
3、提高各缸均匀性
FSI(Fuel Stratified Injection),即燃料分层喷射技术,将燃油由喷嘴直接喷入缸内。该技术可以进一步提高汽油机热效率与降低汽油机排放。这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用。FSI也是大众缸内直喷发动机的标志代码。
FSI工作原理
(一)FSI燃烧模式
FSI采用了均质燃烧模式和分层燃烧模式两种不同的燃烧模式,从FSI所代表的Fuel Stratified Injection含义上看,分层燃烧应该是FSI发动机的精髓与特点,也可以理解成为它研发的基础。
1、FSI均质燃烧模式
均质燃烧模式是指在进气行程后期向燃烧室内喷入燃油,在进气行程与压缩行程中完成与空气的充分混合,并在点火时刻使缸内形成较为均匀的混合气,确保稳定点火。
2、FSI分层燃烧模式
分层燃烧模式是指在压缩行程喷入燃油,随着压缩行程的进行,燃油与空气混合,直至点火时刻,从火花塞处至缸壁,燃油浓度由浓到稀,保证有效点火,火焰传播也正常,从而提高燃油经济性。
(二)FSI燃油和空气混合方式
1、FSI喷射引导
发动机的喷油器设计在缸盖顶部,火花塞在发动机的侧面,此种方式称为喷射式引导,这种设计可以在火花塞周围容易形成较浓的混合气,这种布置方式比较适合于分层稀薄燃烧,,具有较好的燃油经济性。
2、FSI壁面引导
壁面引导方式是喷油器侧置,火花塞顶置,通过活塞顶部的特殊形状引导油束运动并与空气混合。此种方式可以在火花塞周围形成较大面积的可燃区域。
3、FSI气流引导
气流引导方式同样采用喷油器侧置、火花塞顶置的形式。它是利用进气时形成的滚流强化油气混合。壁面引导方式和气流引导方式结构形式相似,多用于均质燃烧模式,可以由传统的 PFI 发动机转化而来。实现了与 PFI (进气道喷射)发动机共用燃烧室及缸盖毛坯,进而实现发动机的平台化和模块化。
FSI技术优势
1、提高动力,降低油耗
在大负荷和全负荷的工况下,缸内直喷发动机在进气行程中将燃油喷人燃烧室,由于油束的移动速度小于活塞的下行速度,所以使得油速周围的压力较低,燃油可以迅速扩散蒸发,进而形成了均质燃烧混合气。
还有就是,燃油蒸发会吸收热量使缸内的温度降低,增强了抗爆震性能,因此缸内直喷技术可以有较高的压缩比,提高效率。温度低还能提高充量系数,可发出较大的功率。当发动机在低负荷运行时,压缩冲程时刻都进行燃油喷射,利用缸内滚流运动,促进油气的混合,最后在火花塞电极附近形成适宜点火的油气,并且油气浓度在整个燃烧室内呈梯度分布,实现较大的空燃比,提高了发动机的经济性。同时分层燃烧模式的燃烧是发生在燃烧室的中心区域的,周边的空气可以与外界形成隔绝,这样就在一定程度上降低了热量的损失,进而降低了燃油消耗。
2、降低HC(氢碳)排放
进气道喷射发动机在冷起动过程中,缸内温度低,油气蒸发不完全,致使实际喷油量远远超过了理论上的喷油量,而且在冷起动时易出现失火或不完全燃烧现象,使 HC排放增加。相反,缸内直喷技术发动机可以精确的控制每个循环的空气与燃油比例,结合分层燃烧直接起动技术,可以降低冷起动时的 HC 排放,瞬态响应好。
3、提高各缸均匀性
缸内直喷发动机采用质调节,根据各缸的实际需求进行燃油喷射,可减少各缸之间的差异,提高各缸均匀性,一般与进气道喷射汽油机相比缸内直喷发动机的各缸均匀性可以控制在 3%以内,具有良好的均匀性。