《汽車新技術(shù)》課件-2.缸內(nèi)汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)

第二講

汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)

在對(duì)能源和環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的今天，即使是多點(diǎn)燃油噴射這樣的技術(shù)也不能滿足人們的要求了，于是更為精確的燃油噴射技術(shù)誕生，那就是缸內(nèi)直噴技術(shù)。傳統(tǒng)多點(diǎn)燃油噴射大眾FSI發(fā)動(dòng)機(jī)-FuelStratifiedInjection通用SIDI發(fā)動(dòng)機(jī)-SparkIgnitionDirectInjection奔馳CGI-Stratified-ChargedGasolineInjection三菱GDI發(fā)動(dòng)機(jī)-GasolineDirectInjection

寶馬HPI發(fā)動(dòng)機(jī)-HighPrecisionInjection

一、缸內(nèi)直噴汽油機(jī)簡(jiǎn)介與傳統(tǒng)多點(diǎn)燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相比，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)有：動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、功率和扭矩可以同時(shí)提升、燃油消耗下降。

大眾FSI發(fā)動(dòng)機(jī)FSI是FuelStratifiedInjection的縮寫(xiě)，

中文意思是燃料分層噴射技術(shù)，

FSI代表著今后引擎的一個(gè)發(fā)展方向。

燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。二、FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制模式1.分層燃燒模式

進(jìn)氣過(guò)程中的關(guān)鍵是進(jìn)氣歧管中安置一翻板,封住下進(jìn)氣歧管，讓進(jìn)氣加速通過(guò)，與活塞頂配合，形成進(jìn)氣渦旋。

噴油時(shí)刻開(kāi)始于壓縮行程上止點(diǎn)前約60度，結(jié)束于壓縮行程上止點(diǎn)前約45度。50-100bar燃油噴射角度小，燃油霧氣不與活塞頂部接觸被點(diǎn)燃的混合氣與氣缸壁之間形成一層隔離用的空氣層，起降溫的作用?；旌蠚怏w集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過(guò)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周圍形成易于點(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。

FSI直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比高，在這種情況下對(duì)油的標(biāo)號(hào)和油質(zhì)要求就很嚴(yán)格。就目前中國(guó)的情況來(lái)說(shuō)，必須使用98號(hào)的高清潔度汽油。奧迪Q7(進(jìn)口)2010款4.2FSI手自一體豪華型

發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比

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燃油標(biāo)號(hào)

97環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)歐IV發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較大且轉(zhuǎn)速較高時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板就會(huì)打開(kāi)，吸入的空氣經(jīng)上下氣道進(jìn)入氣缸。2.均質(zhì)燃燒模式燃油噴射發(fā)生在進(jìn)氣行程中，缸內(nèi)行成均質(zhì)混合氣，空燃比

14.7:1均質(zhì)燃燒模式分兩種狀態(tài)：均質(zhì)燃燒模式進(jìn)氣歧管翻板打開(kāi)時(shí)的均勻燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于3750轉(zhuǎn)/分或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于40%時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板是打開(kāi)的，這樣就可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)獲得更多的進(jìn)氣量，讓更多的空氣參與燃燒。燃油噴射發(fā)生在進(jìn)氣沖程中。2、進(jìn)氣歧管翻板關(guān)閉時(shí)的均勻燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于3750轉(zhuǎn)/分或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低于40%時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板是關(guān)閉的。下部進(jìn)氣道被封閉，于是被吸入的空氣就會(huì)通過(guò)上部進(jìn)氣道加速后呈紊流狀流入燃燒室，利于混合氣的形成與霧化。燃油噴射發(fā)生在進(jìn)氣沖程中。三、關(guān)于TSI、TFSI

在國(guó)外大眾的1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)上以及進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，TSI代表的是TwinchargerFuelStratifiedInjection這幾個(gè)單詞首字母的縮寫(xiě)，可以理解為雙增壓+分層燃燒+噴射的意思。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)則省掉了機(jī)械增壓和分層燃燒，僅保留了渦輪增壓和缸內(nèi)直噴。大眾1.8/2.0TSI中的“TSI”則代表著TurboFuelStratifiedInjection,可以理解為渦輪增壓+分層燃燒+缸內(nèi)直噴的意思，不過(guò)國(guó)內(nèi)則省掉了分層燃燒。TSITFSI

TFSI就是帶渦輪增壓（T）的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱TFSI，一般奧迪系列車型會(huì)這么稱呼

由于國(guó)內(nèi)油品的問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)奧迪TFSI并沒(méi)有使用分層燃燒技術(shù)。FSI理論上，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種燃燒模式：分層燃燒和均質(zhì)燃燒。從FSI所代表的FuelStratifiedInjection含義上看，分層燃燒應(yīng)該是FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的精髓與特點(diǎn)，不過(guò)也可以理解為它的研發(fā)起點(diǎn)和基礎(chǔ)。FSI燃燒控制模式有些方面還停留在理論優(yōu)勢(shì)方面?，F(xiàn)在奧迪在全球發(fā)布的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)還都采用均質(zhì)燃燒模式，這不是說(shuō)分層燃燒不可實(shí)現(xiàn)，而只是說(shuō)分層燃燒實(shí)施的時(shí)機(jī)還不成熟。

答案是否定的。

即使沒(méi)有應(yīng)用分層燃燒，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點(diǎn)。FSI發(fā)動(dòng)機(jī)采用缸內(nèi)直噴，汽油在缸內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生內(nèi)部冷卻效果，這樣就降低了爆震的可能性，可適當(dāng)提升壓縮比。而進(jìn)氣渦旋與氣門正時(shí)的配合能使沒(méi)燃燒的殘油得到良好的再利用。這樣，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)仍能在提高動(dòng)力，降低油耗方面仍有較大的作為。問(wèn)題：沒(méi)有了分層燃燒會(huì)不會(huì)讓FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的原有優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存？FSI發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的效果可以從奧迪公司公布的發(fā)動(dòng)機(jī)指標(biāo)看出來(lái)。以3.2升FSI和4.2升FSI為例，對(duì)比的機(jī)型分別是以前的3.0升和4.2升汽油機(jī)。功率上，3.2升FSI發(fā)動(dòng)