省油+高性能 大众FSI分层燃烧技术详解
十几年前,买车的人对发动机和技术没有太多的思考,各种先进的技术只是厂商标榜自己的一种宣传手段,并不能真正打动消费者。现在,消费者越来越关注技术和技术含量。那家厂商哪种车型采用先进技术也会首次出现在媒体的头条,人们也开始用先进技术来评价一辆车的质量。在发动机技术研发方面,大众及其奥迪一直处于领先地位。这次,让我们来看看他们引以为豪的FSI分层燃油喷射技术。
● FSI燃料分层喷射概念
FSI是燃油分层喷射的缩写,意思是分层燃油喷射。分层燃油喷射技术是发动机的一种稀薄燃烧技术。什么是稀薄燃烧?顾名思义,发动机混合气中汽油含量低,汽油与空气的比例可达1: 25以上。
大众FSI发动机使用高压泵使汽油通过分流轨到达电磁阀控制的高压喷射阀。其特征是在进气口产生了一个可变涡流,使进气以最佳涡流形状流入燃烧室,并被分层填充推动,使混合气体集中在位于燃烧室中心的火花塞周围。如果稀燃技术的混合比达到25: 1以上,就不能按常规点火,必须采用由浓到稀的分层燃烧。通过/配比达到12: 1左右,外层逐渐变薄。浓混合气点燃后,燃烧迅速扩散到外层。
FSI的特点是,它可以减少泵送损失,并确保低负荷低油耗,但需要添加特殊的催化转化器,以有效净化废气。
“奥迪R8(查成交价|参配|优惠政策)采用V8 FSI发动机”
有些人可能会混淆TSI和FSI的定义。其实这两种引擎形式很容易区分。TSI的特点是双增压,字母TSI是Turbo-charging、Super-charging和Injection三个关键特性的首字母缩写。国内大部分媒体也称之为“双增压技术”。
此外,还推出了一款全新的TFSI发动机,可以说是FSI发动机和TSI发动机的结合。它的T,和TSI中的T一样,意味着采用涡轮技术,其中S和FSI的S一样,意味着“分级”,而不是TSI意味着增压。TFSI发动机兼有涡轮和分层燃烧,可以说是结合了FSI发动机和TSI发动机的优点。
“两种不同的TSI标志”
或许,细心的读者可能已经注意到,迈腾(查成交价|参配|优惠政策)2.0TSI和进口EOS 2.0 TSI的尾部TSI标识不同,分别是TSI和TSI。经大众厂商工作人员验证,这一颜色变化代表了两款发动机在不同地方所做的一些调整,可能是ECU、动力输出等部分的技术更新变化。
●FSI分层喷油的工作原理
如上所述,稀薄燃烧的目的是为了省油,而省油会很简单,就是省油!但在保证动力性能不受到较大影响的前提下,实现燃烧效率的优化,合适到什么程度呢?我们知道燃油和空气体的混合比是14.7: 1。当混合气体的浓度比超过理论空自然比时,我们假设它达到25: 1。此时油的浓度很低,会很难点燃。仅仅增加点火能量是不够的。
〔FSI发动机运行示意图〕
此时,如果火花塞附近的燃油浓度较高,并且可以达到理论空燃油比的燃油浓度,那么这种稠密的混合气很容易被点燃。用这种浓混合气显然很容易点燃其他混合气,这就是分层燃烧。如果采用分层燃烧,可以在很低的燃油浓度下实现发动机的正常运转。从以上分析可以看出,分层燃烧的前提是缸内混合气不均匀,理论上空燃烧比仅在火花塞附近区域达到或超过。
“气缸进气过程”
“气缸排气过程”
这可能有点难以理解,所以我们打个比方。如果一个玻璃杯装满了水,假设玻璃杯是一个圆柱体,那么水就是被吸空的气体。如果此时有几滴墨水滴入水中,我们可以清楚地看到,在墨水被水稀释之前,玻璃口的水已经慢慢变色,但玻璃底部仍然不受影响,仍然清澈。发动机的分层燃烧实际上与此非常相似。杯子里的清水是进气冲程吸入的新鲜空气空,墨水是燃料。
如果是缸外喷射的发动机,燃油喷进进气歧管,我们来看看会发生什么。我们知道燃油喷射和进气是在同一个进气冲程中完成的。当进气门打开且活塞向下移动时,气缸内将形成很大的负压。此时油气混合物吸入后,气缸内会形成大量涡流。这些涡流会使燃料和空气体充分混合,也就是说进入气缸的混合气已经充分混合,点燃这种充分混合的稀薄混合气会非常困难,因为它们无法实现分层。继续用上面的类比,意思是我们已经把墨水滴到自来水管里了,这样杯子接收到的水已经被均匀地染色了。因此,我们现在知道分层燃烧只能通过缸内喷射来实现。
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