奥迪FSI直喷式汽油机的燃烧系统

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1、：E圈

2、奥迪FsI直喷式汽油机的燃烧系统奥迪FSI直喷式汽油机的燃烧系统万方数据AudiFSIGasolineDirectInjectionCombustionSystem撰文／同济大学钱人一奥迪FSI发动机的发展历史FSI(FuetStratifiedInjection，直译为燃油分层喷射)是大众集团奥迪公司开发的气流引导型(airgUided)GDI发动机系列。大众集团最早于2000年底第一次用1．4L／77kW的FSI发动机配备路波(Lupo)车，百公里油耗低于5L。2004年凭借着涡轮增压汽油直喷的

3、2．OL—T—FSI发动机，奥迪公司第一次将GDI与涡轮增压技术结合在一起。本文以奥迪公司2003年推出的2．0L／110kW、压缩比11．5：1的2．0L—FSI发动机为例介绍FSI发动机的燃烧系统，并就个别细节与国产1．8L—T—FSl涡轮增压直喷式汽油机的燃烧系统作一简单的对比。FSI发动机燃烧系统概况GDl发动机在缸内生成混合气，可供生成混合气的时间短促，极易造成缸内各个区域之间混合气成分的差异，故要解决以下问题：·在火花塞区域生成集中的、可点燃的混合气·这一点必须在一个广阔的工况区域内可重现并且稳

4、定·这种混合气要能够实现热力学上高效率的燃烧·毖须能避免汽油润湿燃烧室壁面和火花塞的现象发生。FSI属于气流引导型(也有人称之为气流／壁面引导型)燃烧方法，其优点除了突出的燃油经济性、高的全负荷平均压力和低的NOx排放以外，还在于其燃烧的稳定性，以及批产中对于加工尺寸偏差的不敏感性。燃烧系统包括了影响缸内空气运动的元素如进气道形状和朝向、进气门及其升程、气流控制元件和活塞顶部凹坑等以及喷油器的类型、油束形状、安装位置、朝向以及喷油压力等。点燃混合气的火花塞对于燃烧过程也十分重要，当然理应纳入燃烧系统。2．0

5、L—FSI发动机是在自然吸气的1．8L五气门92kW发动机的基础上开发成功的，百公里油耗降低了大约1．OL，同时提高了舒适性，并且能够满足当时欧洲最严格的排放法规。着手这项开发之前，在概念研究中分析了各种不同的燃烧方法，最终形成了一种新的、为气流引导的奥迪燃烧方法设计的四气门气缸盖概念用于2．0L—FSI。气流引导的FSI燃烧系统主要特点是：火花塞处于燃烧室中央，进气道前段与气缸盖底面成300角，但临近气门处又转为接近竖直布置，喷油器倾斜布置在进气侧，设有不同于壁面引导的活塞顶部凹坑和充量运动控制阀，见图1

6、。F引发动机的进、排气门及其升程设计燃烧室时，要布置大直径的进气门和排气门以实现有效的充量交换。2．OL—FSI发动机进气门和排气门轴心线之间采用了不对称的450气门角，这主要是为了满足结构上的下列要求：·带内置式液压支承件的滚子随动件，采用这种滚子随动件的目的是实现免维护和低噪声的气门传动链以及减小气缸盖宽度——特别是在V形发动机中·30。的进气道角度·41mm的进气道直径。以实现高的气缸充气量和产生必要的竖直翻滚气流·接受气缸盖螺栓间距，从成本考虑而开发不剖分的气缸盖·必要的机油腔和冷却液腔截面积，以便

7、对热负荷很高的鼻皲部位以及从气缸盖出发的、必要数量的机油回流进行冷却。对2．0L—FSI发动机气门传动链的数据以表格的形式进行了归纳，并且与五气门气缸盖进行了对比，见表1和图3。技术与应用APA(No10)2010--40万方数据FSI发动机的气流控制元件和进气模块2．OL—FSI发动机的燃烧方法在当时是新开发的。它采用了一种无级调节的充量运动控制阀。顾名思义，该阀的主要作用是控制空气充量的运动，它的启闭由电子控制单元通过电磁阀和真空执行器操控。充量运动控制阀的阀板装在进气岐管中对应于滚流板下方的进气道的入

8、口处，它在FSI发动机进气模块中的安装情况见图4。充量运动控制润的位置信息由一个与充量运动控制阀的阀板同轴安装的电位计反馈给电子控制单元。1．8L—T—FSI发动机的进气模块(如图5所示)，进气模块基本主体上装有气动执行元件、切换阀和位2010-40INoIO)APA技术与应用AudiFSIGasolineDirectInjectionCombustionSysteml团墨瞄疆置传感器，此外还包括节气门、活性炭罐管道和燃油管道。这些部件以常见的方式用自成形螺栓直接紧固在进气模块的基本主体上。一个显著的区别是

9、，1．8L—T—FSI发动机的充量运动控制阀采用了～个气动的两点式执行器，而不是2，OL—FsI发动机的无级调节执行器。1．8L—T—FSI发动机进气模块的基本主体由两个薄壳组成。模具的分型面如此选择，使得接缝区域不在进气道或者活门支承部位的区域内。这样可以防止由于薄壳错位引起流动的不连续性。进气模块基本主体上下端面上附加的加强筋、局部加大的壁厚和经过优化的焊缝位置都提高了进气模块基本主体的破裂强度和声学性能。为