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1、汽车构造,第三节 汽油机缸内直喷技术,FSI优势和不足FSI基本原理,汽车构造,本次课程任务,1.FSI分层燃烧的三种工作模式工作过程分层充气模式均质稀混合气模式均质混合气模式2.FSI 高压燃油喷射系统低压燃油系统高压燃油系统,汽车构造,一、FSI优势和不足,FSI（Fuel Stratified Injection）,汽车构造,燃油经济性好（省油20%）排放少，有助于环境保护节约自然界能源,1.FSI的优势,汽车构造,优点一：稀薄模式燃烧在分层充气工作模式下，发动机以空燃比（1.6-3）的状态运行在均匀稀薄模式下，空燃比保持在1.55左右以此实现更为经济的燃油消耗,汽车构造,优点二：缸壁热
2、量损失减少在分层充气模式下，燃烧只出现在以火花塞为中心的区域，减少了气缸壁的热量损失热效率提高了,汽车构造,优点三：废气再循环率高强制分层充气可使废气再循环率高达25%废气再循环:在分层充气模式下，总是工作在均质模式（转速低于4000 1/min 且中等负荷时）下工作怠速时不工作,汽车构造,优点四：压缩比高燃油直接喷入燃烧室，汽化时对进气起到冷却作用降低了爆震的可能性可适当提高压缩比,汽车构造,优点五：超速切断时的节油作用超速切断过程中气缸壁不会沉积燃油燃油基本上被完全转化成可用能量即使在恢复转速较低时，发动机也能稳定运行,汽车构造,缺点一：NOx处理技术在稀薄燃烧工作模式情况下，氮氧化物（N
3、Ox）排放较高通过传统的三元催化反应器氮氧化物的转化不够充分采用氮氧化物存储催化器，实现欧四排放标准,2.FSI的缺点,汽车构造,缺点二：燃油中的硫分处理因硫与氮氧化物在化学性质上的相似性，在氮氧化物存储器中会存储硫燃油中的硫越多，存储式催化净化器就必须更频繁地进行还原反应会产生一定的额外燃油消耗,汽车构造,缺点三：进气阻力在分层充气模式和均质稀混合气模式时为1.55 至3进一步将节气门打开，吸入的空气遇到的阻力就更小了,汽车构造,二、FSI基本原理,1.高压燃油喷射系统2.分层燃烧,汽车构造,1.高压燃油喷射系统,汽车构造,（1）低压燃油系统,低压范围：低压油压范围0.55bar在冷、热启动
4、时低压油压可达6.5bar系统构成：油泵控制单元J538油箱电动油泵G6带有压力限制阀的燃油滤清器开启压力大约6.8bar低压燃油压力传感器G410,汽车构造,（2）高压燃油系统,低压范围：高压油压范围可达30110bar系统构成：高压燃油泵油压调节阀N276油轨压力限制阀开启压力约120bar高压燃油压力传感器G247高压喷射阀N30-N33,汽车构造,2.分层燃烧,共有三种工作模式：分层充气模式均质稀混合气模式均质混合气模式工作模式,汽车构造,（1）分层充气模式,进气：节气门尽量张开，以减小节流损失进气歧管翻板完全关闭下部进气通道被吸进来的空气以涡流形式通过上部的进气通道加速进入气缸活塞顶
5、部的特殊形状加剧了气流的涡流效果,汽车构造,分层充气模式,喷油：喷油开始于约上止点前60喷油结束于约上止点前45燃油被喷射到火花塞附近喷油时刻对混合气的形成有很大影响在到达点火时间之前的很短时间里，以50100bar的压力向火花塞附近喷射燃油燃油喷射角非常小（平），燃油雾气不与活塞顶部接触,汽车构造,分层充气模式,混合气形成：混合气形成只发生在40-50曲轴角之间如果曲轴角小于这个范围则无法点燃混合气如果曲轴角大于这个范围则混合气就变成均质充气了空气-燃油比=1.6 3,汽车构造,分层充气模式,燃烧：在火花塞周围点燃混合气在燃烧的混合气和缸壁之间形成一个气体分层，这样能够改善缸体散热损失，提高
6、了热效率节气门不能完全打开，因为总是得保持一定的真空（用于活性炭罐装置和废气再循环装置）发动机产生的扭矩可以通过喷油量来调节，进气量和点火角度对于扭矩影响很小,汽车构造,（2）均质稀混合气模式,进气：与分层充气相似节气门大开进气歧管翻板关闭,汽车构造,均质稀混合气模式,喷油：燃油约在点火上止点前300时喷入（吸气行程）,汽车构造,均质稀混合气模式,混合气形成：混合气形成时间比较长均质稀混合气分配空气-燃油比=1.55,汽车构造,均质稀混合气模式,燃烧：燃烧发生在整个燃烧室内点火时刻可自由选择,汽车构造,（3）均质混合气模式,进气：节气门按照油门踏板的位置来打开进气歧管翻板根据工作点来打开或关闭在中等负荷和转速范围时进气歧管翻板是关闭的燃油在进气行程喷入燃烧室,汽车构造,均质混合气模式,喷油、混合气形成和燃烧与均质稀混合气模式一样空气-燃油比=1,汽车构造,（4）工作模式,汽车构造,本次课程任务,1.FSI分层燃烧的三种工作模式工作过程分层充气模式均质稀混合气模式均质混合气模式2.FSI 高压燃油喷射系统低压燃油系统高压燃油系统,
