缸内直喷(FSI)

缸内直喷，又称FSI，代表了传统汽油机的一个发展方向。缸内直喷是将燃油喷嘴安装在缸内，将燃油直接喷入缸内与进气混合。因为燃油喷嘴是通过缸内直喷的方式安装在缸内的，所以燃油是直接喷入缸内并与进气混合的。喷射压力进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了喷射与进气混合的精确比例控制，消除了缸外喷射的缺点。同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气流量控制和活塞顶形状的特殊设计，使油气在整个气缸内充分均匀混合，使燃油充分燃烧，能量转换效率更高。传统汽油机是通过计算机采集凸轮的位置和发动机的相关工况，然后控制喷油器向进气歧管喷射汽油。但由于喷油器距离燃烧室有一定距离，汽油和空气的混合受进气流量和气门开闭的影响较大，微小的机油颗粒会吸附在管壁上，所以希望喷油器能直接将燃油喷入气缸。FSI是大众集团为改善传统汽油机油不足而开发的缸内直喷技术。先进的直喷汽油机采用类似柴油机的供油技术，通过活塞泵提供所需的100bar以上的压力，向位于气缸内的电磁喷油器供应汽油。然后计算机控制喷油器在最合适的时间将燃油直接喷入燃烧室，其控制精度接近毫秒级。关键是要考虑喷射器的安装，气缸上部一定要留有一定的空间。因为气缸的顶部已经布置有火花塞和多个气门，这是非常紧凑的，所以它布置在进气门侧附近。由于增加了喷油器，对设计和制造的要求相当高。如果布局不合理，制造精度达不到要求，刚度不足甚至漏气，只会得不偿失。此外，FSI发动机对燃油质量有更高的要求。目前国内的油品可能很难满足FSI发动机的要求，所以一些配备FSI的进口高尔夫球对发动机的水土并不满意。另外，FSI技术采用两种不同的喷油模式，即分层喷油模式和均匀喷油模式。当发动机低速或中速运转时，采用分层燃油喷射模式。此时节气门处于半开状态，空气从进气管进入气缸，撞击活塞顶部。由于活塞顶部的特殊形状，在火花塞附近形成预期的涡流。当压缩过程即将结束时，少量燃油从喷油器中喷出，形成可燃气体。这种分层喷油方式可以充分提高发动机的经济性，因为在低速低负荷时，除了火花塞周围是高浓度的空燃混合气，燃烧室其他部位只需要高浓度的空燃混合气，FSI使其非常接近理想状态。当节气门全开，发动机高速运转时，大量空气高速进入气缸，形成强烈涡流，与汽油混合均匀。从而促进燃料的充分燃烧，提高发动机的功率输出。电脑根据发动机的工况不断改变喷油方式，始终保持最合适的供油方式。燃料的充分利用不仅提高了燃料的利用效率和发动机的输出，而且改善了排放。缸内直喷的优点:燃油供给系统缸内直喷设计的最大优点是燃油以非常高的压力直接喷入燃烧室。因此，除了喷油器的结构和位置不同外，它与传统的燃油供给系统不同，在油气的雾化和混合效率方面也更加优异。另外，各种电控技术的空燃比达到40:1(一般汽油机的空燃比为15:1)，也就是人们所说的“稀燃”。发动机中活塞的上半部分是球形的，另一半是壁。空气从阀门冲入后，在活塞的压缩下形成涡流运动。当压缩冲程即将结束时，燃烧室顶部的喷嘴开始喷油，汽油和空气在涡流运动下形成混合气。这种快速旋转的混合物是分层的，越靠近火花塞越厚，容易点燃做功。压缩比高达12，功率和扭矩比同排量的一般发动机提高了10%。