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重点掌握:
缸内汽油直喷发动机的结构;
缸内汽油直喷发动机的工作原理;
缸内汽油直喷发动机的应用
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1、缸内汽油直喷系统概述
传统汽油发动机供给燃料方式通过化油器供油,或者通过机械或电控喷射阀将燃油喷射入进气道中,之后进入汽缸。直喷发动机,顾名思义,就是把汽油直接喷射到汽缸内,当然,这样做的好处,就是可以精确控制喷油量,使得发动机在性能、油耗、排放等各方面都最佳化。
缸内汽油直喷发动机的概念最早有三菱公司提出,即有名的GDI,也称为Wall-guided(壁面引导)汽油直喷发动机。
目前,缸内汽油直喷发动机一般简称FSI(字面意思是燃油分层喷射),世界各生产厂都逐渐的采用缸内汽油直喷发动机。优点:动力性显著提高并可减低燃油消耗15%左右。
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燃油缸内喷射示意图
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2、缸内汽油直喷系统的构造和工作原理
构造:
设计上,FSI发动机配备有按需分配的燃油控制系统,每缸4气门,可变进气歧管(可变进气道系统)及进排气凸轮轴连续可调装置(可变气门正时系统)。
工作原理:
理论上,FSI发动机有至少两种燃烧模式:分层燃烧和均质燃烧,有人还把均质燃烧模式细分为均质稀燃模式和均质燃烧模式。
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分层燃烧模式:
当FSI发动机采用分层燃烧模式时,发动机采用类似于柴油发动机的供油技术,通过一个活塞泵提供所需的油压,将燃油输送到位于汽缸内的电磁喷油器。喷油器将喷油时间控制在1ms内,将燃油在最合适的时刻喷入汽缸,通过燃烧室的特殊形状,使气体产生较强的涡流,在火花塞周围的混合气较浓,其他区域混合气相对较稀,保证了可靠点火情况下实现混合气的稀薄燃烧。
分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。分层燃烧模式下节气门不完全打开,保证进气管内有一定真空
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度(可以控制废气再循环)。这时,发动机的扭矩大小取决于喷油量,与进气量和点火提前角关系不大。(经济性好)
均质燃烧模式:
均质稀燃与分层燃烧的进气过程相同,但其油气混合时间加长,形成均质混合气。燃烧发生在整个燃烧室内,对点火时间的要求没分层燃烧那么严格。均质燃烧则能充分发挥动态响应好,扭矩和功率高的特点。均质燃烧进气过程中节气门位置由油门踏板决定,进气歧管中的翻版位置视不同情况而定。当中等负荷时,翻版依然是关闭的,有利于形成强烈的进气旋流,利于混合气的形成与雾化。
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当高速大负荷时,翻版打开,增大进气量,让更多的空气参与燃烧。(提供较大的动力)。
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4、TSI与FSI的比较
TSI发动机和FSI都是属于缸内汽油直喷发动机,其工作原理也相同,只是结构上TSI比FSI多了一个涡轮增加器。采用了涡轮增加技术,所以TSI比FSI更为先进,属于大功率、低转速、大转矩发动机。
TSI发动机在结构上同FSI一样配备了按需分配的燃油控制系统,每缸4气门,可变进气歧管及进排气凸轮轴连续可调装置。
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直喷发动机的一个好处在于隔绝了已燃混合气向气缸壁和气缸盖的散热,从而降低了发动机的热损耗。从表面来看,TSI发动机与FSI相比减少了一个字母“F”,但名字的改变没有令其本质发生变化,加入增压器后与普通直喷技术相比,TSI发动机拥有更小的体积和更出色的动力表现和节油优势。
TSI燃油直喷技术是当今汽车工业发动机技术中最为成熟、最先进的燃油直喷技术,并引领了汽油发动机的发展趋势。
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