缸內(nèi)直噴的廣泛運(yùn)用
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在近來(lái)各廠采用的發(fā)動(dòng)機(jī)科技中，最炙手可熱的技術(shù)非缸內(nèi)直噴莫屬。這套由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)衍生而來(lái)的科技目前已經(jīng)大量使用在包含VAG、BMW、Mercedes-Benz、GM以及Toyota（Lexus）車系上。
 其中VAG集團(tuán)可以算是導(dǎo)入缸內(nèi)直噴科技最具代表性的例子，目前包含Audi和VW都已將名為FSI的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)列為旗下車款的高階動(dòng)力來(lái)源，而且在Audi和VW車系的頂級(jí)車上，甚至更以FSI結(jié)合上渦輪增壓以增大動(dòng)力。 供油系統(tǒng)采用缸內(nèi)直噴設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)，就在于燃油是以極高壓力直接注入于燃燒室中，因此除了噴油嘴的構(gòu)造和位置都異于傳統(tǒng)供油系統(tǒng)，在油氣的霧化和混合效率上也更為優(yōu)異。加上近來(lái)車上各項(xiàng)電子系統(tǒng)的控制技術(shù)大幅進(jìn)步，計(jì)算機(jī)對(duì)于進(jìn)氣量與噴油時(shí)機(jī)的判讀與控制也愈加精準(zhǔn)，因此在搭配上缸內(nèi)直噴技術(shù)以使得發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率大幅提升下，除了發(fā)動(dòng)機(jī)得以產(chǎn)生更大動(dòng)力，對(duì)于環(huán)保和節(jié)能也都有正面的幫助。  此外，F(xiàn)SI技術(shù)采用了兩種不同的注油模式，即分層注油和均勻注油模式。發(fā)動(dòng)機(jī)低速或中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用分層注油模式。此時(shí)節(jié)氣門為半開狀態(tài)，空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸撞在活塞頂部，由于活塞頂部制作成特殊的形狀從而在火花塞附近形成期望中的渦流。當(dāng)壓縮過(guò)程接近尾聲時(shí)，少量的燃油由噴射器噴出，形成可燃?xì)怏w。這種分層注油方式可充分提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速較低、負(fù)荷較小時(shí)除了火花塞周圍需要形成濃度較高的油氣混合物外，燃燒室的其它地方只需空氣含量較高的混合氣即可，而FSI使其與理想狀態(tài)非常接近。當(dāng)節(jié)氣門完全開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油均勻混合。從而促進(jìn)燃油充分燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。電腦不斷的根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況改變注油模式，始終保持最適宜的供油方式。燃油的充分利用不僅提高了燃油的利用效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出而且改善了排放。汽油直噴技術(shù)(FSI) FSI是Fuel Stratified Injection的詞頭縮寫，意指燃油分層噴射。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃？顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。 大眾FSI發(fā)動(dòng)機(jī)利用一個(gè)高壓泵，使汽油通過(guò)一個(gè)分流軌道（共軌）到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無(wú)法點(diǎn)燃的，因此必須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特點(diǎn)是：能夠降低泵吸損失，在低負(fù)荷時(shí)確保低油耗，但需要增加特殊催化轉(zhuǎn)換器以有效凈化處理排放氣體。下面分別詳細(xì)闡述： FSI發(fā)動(dòng)機(jī)按照發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷工況，基本上可以自動(dòng)選擇2種運(yùn)行模式。在低負(fù)荷時(shí)為分層稀薄燃燒，在高負(fù)荷時(shí)則為均質(zhì)理論空燃比（14.6-14.7）燃燒。在這兩種運(yùn)行模式中，燃料的噴射時(shí)間有所不同，真空作動(dòng)的開關(guān)閥進(jìn)行開啟/關(guān)閉。在高負(fù)荷中所進(jìn)行的均質(zhì)理論空燃比燃燒中，燃油則是在進(jìn)氣沖程中噴射。理論空燃比的均質(zhì)混合氣易于燃燒，不必借助渦流作用，因此，由于進(jìn)氣阻力減少，開關(guān)閥打開。而在全負(fù)荷以外，進(jìn)行廢氣再循環(huán)，限制泵吸損失，由于直噴化而使壓縮比提高到12.1，即使在均質(zhì)理論空燃燒比混合氣燃燒中，仍能降低燃油耗。進(jìn)一步說(shuō)，在FSI發(fā)動(dòng)機(jī)中，在低負(fù)荷與高負(fù)荷之間，作為第三運(yùn)行模式而設(shè)定均質(zhì)稀薄燃燒，在這種運(yùn)行模式中，燃油在進(jìn)氣沖程噴射，并且由于產(chǎn)生加速稀薄混合氣燃燒的縱渦流，開關(guān)閥被關(guān)閉。這時(shí)，阻礙燃燒的廢氣再循環(huán)（EGR）暫不進(jìn)行。與均質(zhì)理論空燃比燃燒不同的是，吸入空氣量超過(guò)燃油的噴射量。 如上所述，根據(jù)FSI發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在分層稀薄燃燒到均質(zhì)理論空燃比燃燒過(guò)程中，空燃比連續(xù)變化。因此，三效催化轉(zhuǎn)化器不能夠凈化排放氣體中的NOx。這是因?yàn)槿Т呋D(zhuǎn)化器要利用排氣中的HC或CO進(jìn)行NOx還原反應(yīng)的緣故。在稀薄燃燒中，在排放氣體中殘留很多氧氣，不能進(jìn)行NOx還原反應(yīng)。為了使NOx吸儲(chǔ)型催化劑獲得高效功能，其溫度必須保持在250-500℃范圍內(nèi)。當(dāng)超過(guò)這一溫度范圍發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到均質(zhì)理論空燃比燃燒，并通過(guò)三效催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行廢氣處理。然而這又與燃油經(jīng)濟(jì)性下降相關(guān)，為此，必須增加廢氣冷卻裝置。利用這種冷卻裝置，排放氣體通過(guò)NOx吸儲(chǔ)型催化轉(zhuǎn)化而被冷卻，由于稀薄燃燒的范圍寬，催化轉(zhuǎn)化器的壽命也延長(zhǎng)。然而，NOx吸儲(chǔ)型催化轉(zhuǎn)化器會(huì)受到硫侵蝕而中毒，所以必須把汽油中的含硫量盡量降低到最少。但是，如前所述，含硫低的汽油不是到處能供應(yīng)的。大眾汽車公司采取的措施是，把催化劑反應(yīng)溫度提高到650°以上，從而把附著在催化劑上的硫通過(guò)燃燒而加以消除。 在高速行駛時(shí)，能夠保持這樣高的催化劑溫度，但是，在城市內(nèi)行駛時(shí)則催化劑溫度下降，就不能燒除附著在催化劑的硫。為此，通過(guò)NOx傳感器監(jiān)視硫附著在催化劑上的程度，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況提高排放氣體的溫度。作為其措施，一般采用點(diǎn)火正時(shí)延遲，盡管這樣做會(huì)引起燃油經(jīng)濟(jì)性惡化，但是為了凈化處理NOx，這是不得已而為之。 2、CDC是Continuous Damping Control的縮寫，是一種“能自動(dòng)識(shí)別道路狀況”的最新汽車減震系統(tǒng)——“自動(dòng)調(diào)節(jié)及不間斷減震控制系統(tǒng)”。它應(yīng)該屬于主動(dòng)懸架系統(tǒng)的一種，而主動(dòng)懸架系統(tǒng)又有主動(dòng)式液壓懸架和主動(dòng)式空氣懸架之分。它的原理是：微機(jī)根據(jù)傳感器送來(lái)的信號(hào)和駕駛員給予的控制模式，經(jīng)過(guò)運(yùn)算分析后向懸架發(fā)出指令，懸架可以根據(jù)微機(jī)給出的指令改變懸架的剛度和阻尼系數(shù)，是車身在行駛過(guò)程中保持良好的穩(wěn)定性能，并且將車身的振動(dòng)響應(yīng)控制在允許的范圍內(nèi)。一般說(shuō)來(lái)，主動(dòng)式空氣懸架的控制內(nèi)容包括車身高度、減振器阻尼（衰減力）、彈簧彈性系數(shù)等三項(xiàng)。 用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送給彈簧和減震器的空氣室中，以此來(lái)改變車輛的高度。在前輪和后輪的附近設(shè)有車高傳感器，按車高傳感器的輸出信號(hào)，微機(jī)判斷出車輛高度，再控制壓縮機(jī)和排氣閥，使彈簧壓縮或伸長(zhǎng)，從而控制車輛高度；在減震器內(nèi)設(shè)有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)受微機(jī)的信號(hào)控制。利用電動(dòng)機(jī)可以改變通氣孔的大小，從而改變了阻尼（衰減力）的大小。 采用主動(dòng)式懸架或持續(xù)減振控制CDC后，汽車對(duì)側(cè)傾、俯仰、橫擺跳動(dòng)和車身的控制都能更加迅速、精確，汽車高速行駛和轉(zhuǎn)彎的穩(wěn)定性提高，車身側(cè)傾減少。制動(dòng)時(shí)車身前俯小，啟動(dòng)和急加速可減少后仰。即使在壞路面，車身的跳動(dòng)也較少，輪胎對(duì)地面的附著力提高。 3、“副車架”的概念，是常常在車書中出現(xiàn)的新名詞。這種部件也并不只是大眾途銳車上才有，其它的車型上也多有配置。副車架并非完整的車架，只是支承前后車橋、懸掛的支架，使車橋、懸掛通過(guò)它再與“正車架”相連，習(xí)慣上稱為“副架”。副架的作用是阻隔振動(dòng)和噪聲，減少其直接進(jìn)入車廂，所以大多出現(xiàn)在豪華的轎車和越野車上，有些汽車還為引擎裝上副架。 關(guān)于缸內(nèi)直噴技術(shù)FSI（Fuel Stratified Injection）:中文意思是燃油分層噴射。 FSI發(fā)動(dòng)機(jī)也就是運(yùn)用了燃油分層噴射技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)。 早先的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)靠化油器霧化汽油，然后在進(jìn)氣歧管內(nèi)和空氣混合，形成可燃?xì)猓黄孜敫變?nèi)后燃燒做功。 后來(lái)發(fā)明了燃油噴射技術(shù)，取消了化油器，靠高壓油泵將燃油噴射到進(jìn)氣歧管內(nèi)和空氣混合，形成可燃?xì)?，被汽缸吸入缸?nèi)后燃燒做功。這種發(fā)動(dòng)機(jī)就是我們所說(shuō)的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。早期的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)只有一個(gè)噴油嘴，叫單點(diǎn)電噴。后來(lái)發(fā)展成多點(diǎn)電噴，就是在每個(gè)汽缸的進(jìn)氣口處都安裝了一個(gè)噴油嘴，這就是多點(diǎn)電噴。上世紀(jì)80年代開始，單點(diǎn)電噴逐漸被多點(diǎn)電噴所取代。 大眾以及奔馳等公司近年又研制出缸內(nèi)直噴技術(shù)，就是將噴油嘴直接安裝在汽缸內(nèi)部。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低油耗等等。 說(shuō)到缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，就要引入兩個(gè)新的概念：分層燃燒和均勻燃燒。 在低負(fù)荷時(shí)（分層稀薄燃燒）節(jié)氣門為半開狀態(tài)，燃油系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣時(shí)不噴油，而是在壓縮過(guò)程中噴注燃油，特別的活塞頂設(shè)計(jì)使吸入的空氣和噴入的燃油形成滾流，僅在火花塞周圍形成達(dá)到理論空燃比的足以燃燒的空燃混合氣，來(lái)引燃整個(gè)燃燒室內(nèi)的混合氣；而在燃燒室的其他地方則為富含空氣的高空燃比混合氣，所以形成稀薄燃燒。也叫分層燃燒。 在高負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門完全打開。當(dāng)節(jié)氣門完全開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噴油和進(jìn)氣同時(shí)進(jìn)行，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油均勻混合。從而促進(jìn)燃油充分燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。這就是均勻燃燒。 缸內(nèi)直噴技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，國(guó)內(nèi)的邁騰和明銳就配備了這種發(fā)動(dòng)機(jī)，并且加裝了渦輪增壓。 不過(guò)這種發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油的品質(zhì)要求很高 |
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