“FSI”燃油直喷技术原理探析
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2010/3/11 15:49:00
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自从100多年前,汽油机被发明出来后,工程师们绞尽脑汁,想尽了各种各样的方法,试图提升其性能。100多年过去了,从铸铁到镁铝合金的材料科学进步,从机械控制到电子控制的控制理论进步,从功率需求到环保需要的意识进步,充分展现了工程师们独特的想象力和不懈追求,从燃油的计量、空气的混合、气门的开闭,将活塞式汽油机的性能推至前人不敢想象的高度。
然而,从汽油机的发展历史上,实现技术上重大飞跃的历史事件只有一个,那就是电子系统的引入,将以往粗糙的机械控制系统改由精确的电子化控制。然而,另一个里程碑式的技术正在克服重重困难,来到我们面前,那就是“FSI”燃油直喷技术。
单从技术出发点和原理上来讲,这一技术颠覆了100多年来汽油机的燃油供应方式,甚至颠覆了之前一直认为过于稀薄的混合气在气缸内不可能被点燃的理论。
本文力图用简洁的语言,从原理角度去探析,为什么说“FSI”燃油直喷技术属于里程碑式技术。
首先,我们要温故而知新,回忆一下一般汽油发动机的燃油供应。如图一。左上角绿色部分为燃油喷嘴,在进气门还没有打开的时候,就开始往进气管喷油,与进气管里的新鲜空气(图中表示为蓝色部分)混合,待进气门打开后进入气缸,经过气缸压缩后变成成分均匀的混合气点燃。
图一 (资料图片)
然而,将燃油在缸外喷射,面临着永远无法解决的两个问题。
第一个问题称为“混合气浓度问题”。我们知道,纯空气或者纯汽油,都是不可燃烧的,能够在气缸内点燃的,是这两种物质的混合体。我们通过一般常识会想到,油太少,气太多,肯定是点不着的,其实反之亦然。工程师在大量试验的基础上得知:以质量为计算单位,14.7份的空气和1份的汽油,能够充分燃烧,当空气大于18份或者小于9份时,不好意思,点不着,在这个范围内,混合气浓度大,发动机就有劲,其实当你踩下油门的时候,发动机电脑就是在配这个空气和油的比例。需要更省油,就要更多的空气,更少的油,但人家就是不点火,你能怎么着?
第二个问题就是“压缩极限问题”。我们知道,汽油随着新鲜空气进入气缸,首先是经过活塞的压缩才点燃的。如果把10份的汽油和空气混合的气体压缩成1份,那么我们就把这台发动机的压缩比称为10.无论是理论还是实际都证明了,提高发动机的压缩比是提高效率的最有效方式。但问题是,随着压缩比的提高,气缸内的温度会过高,混合气不用火花塞点火就会自燃。请网友想象一下,当活塞还没有运动到最高点的时候,就有一股强大的力量把活塞往反方向推,这也就形成了一般所说的爆震。随之而来的还有一系列的排放问题。
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