“FSI”燃油直噴技術(shù)原理探析
自從100多年前,汽油機被發(fā)明出來后,工程師們絞盡腦汁,想盡了各種各樣的方法,試圖提升其性能。100多年過去了,從鑄鐵到鎂鋁合金的材料科學(xué)進(jìn)步,從機械控制到電子控制的控制理論進(jìn)步,從功率需求到環(huán)保需要的意識進(jìn)步,充分展現(xiàn)了工程師們獨特的想象力和不懈追求,從燃油的計量、空氣的混合、氣門的開閉,將活塞式汽油機的性能推至前人不敢想象的高度。
然而,從汽油機的發(fā)展歷史上,實現(xiàn)技術(shù)上重大飛躍的歷史事件只有一個,那就是電子系統(tǒng)的引入,將以往粗糙的機械控制系統(tǒng)改由精確的電子化控制。然而,另一個里程碑式的技術(shù)正在克服重重困難,來到我們面前,那就是“FSI”燃油直噴技術(shù)。
單從技術(shù)出發(fā)點和原理上來講,這一技術(shù)顛覆了100多年來汽油機的燃油供應(yīng)方式,甚至顛覆了之前一直認(rèn)為過于稀薄的混合氣在氣缸內(nèi)不可能被點燃的理論。
本文力圖用簡潔的語言,從原理角度去探析,為什么說“FSI”燃油直噴技術(shù)屬于里程碑式技術(shù)。
首先,我們要溫故而知新,回憶一下一般汽油發(fā)動機的燃油供應(yīng)。如圖一。左上角綠色部分為燃油噴嘴,在進(jìn)氣門還沒有打開的時候,就開始往進(jìn)氣管噴油,與進(jìn)氣管里的新鮮空氣(圖中表示為藍(lán)色部分)混合,待進(jìn)氣門打開后進(jìn)入氣缸,經(jīng)過氣缸壓縮后變成成分均勻的混合氣點燃。
圖一 (資料圖片)
然而,將燃油在缸外噴射,面臨著永遠(yuǎn)無法解決的兩個問題。
第一個問題稱為“混合氣濃度問題”。我們知道,純空氣或者純汽油,都是不可燃燒的,能夠在氣缸內(nèi)點燃的,是這兩種物質(zhì)的混合體。我們通過一般常識會想到,油太少,氣太多,肯定是點不著的,其實反之亦然。工程師在大量試驗的基礎(chǔ)上得知:以質(zhì)量為計算單位,14.7份的空氣和1份的汽油,能夠充分燃燒,當(dāng)空氣大于18份或者小于9份時,不好意思,點不著,在這個范圍內(nèi),混合氣濃度大,發(fā)動機就有勁,其實當(dāng)你踩下油門的時候,發(fā)動機電腦就是在配這個空氣和油的比例。需要更省油,就要更多的空氣,更少的油,但人家就是不點火,你能怎么著?
第二個問題就是“壓縮極限問題”。我們知道,汽油隨著新鮮空氣進(jìn)入氣缸,首先是經(jīng)過活塞的壓縮才點燃的。如果把10份的汽油和空氣混合的氣體壓縮成1份,那么我們就把這臺發(fā)動機的壓縮比稱為10.無論是理論還是實際都證明了,提高發(fā)動機的壓縮比是提高效率的最有效方式。但問題是,隨著壓縮比的提高,氣缸內(nèi)的溫度會過高,混合氣不用火花塞點火就會自燃。請網(wǎng)友想象一下,當(dāng)活塞還沒有運動到最高點的時候,就有一股強大的力量把活塞往反方向推,這也就形成了一般所說的爆震。隨之而來的還有一系列的排放問題。
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