Fuel Stratified Injection
Z Wikipedii
Fuel Stratified Injection (FSI) - technika wykorzystywana w silnikach benzynowych. Pozwala zwiększyć moc silnika bez przyrostu spalania. Opracowana została przez Volkswagena.
W systemie FSi konstruktorzy zdecydowali się na dzielone, pochylone kanały dolotowe, o przekroju pełnym przy dużym obciążeniu, a zmniejszanym przy obciążeniu częściowym, za pomocą dodatkowych przepustnic sterowanych podciśnieniowo.
Po za tym zastosowano kolektor ssący o zmiennej geometrii. Zmiana długości kanału przepływu powietrza w kolektorze pozwala na uzyskanie większego momentu obrotowego w zakresie średnich obrotów silnika gdy kanał przepływu powietrza jest długi i wyższej mocy przy wysokich obrotach, gdy powietrze przepływa krótszą drogą.
Zastosowano tu także przepustnicę sterowaną przez sterownik silnika i elektroniczny pedał gazu. W kolektorze znajduje się też czujnik podciśnienia, na podstawie wskazań którego, a także na podstawie liczby obrotów i kąta otwarcia przepustnicy sterownik oblicza ilość powietrza zassanego przez silnik.
W układzie zasilania, poza elektryczną pompą zasilającą umieszczoną w zbiorniku i wytwarzającą ciśnienie około 6 kPa zastosowano pompę mechaniczną. Jest to pompa jednotłoczkowa napędzaną za pośrednictwem, specjalnej podwójnej krzywki wałka rozrządu. W pompie znajduje się elektrozawór za pomocą, którego sterownik może sterować ciśnieniem paliwa. Pompa zasila szynę wtryskiwaczy, która jednocześnie, dzięki swojej objętości stanowi zasobnik ciśnienia i zapobiega wahaniom ciśnienia paliwa w momencie wtrysku. Na szynie paliwowej jest zawór bezpieczeństwa, otwierający się przy ciśnieniu 120 kPa.
Ze względu na duże ciśnienie i wymaganą szybkość pracy wtryskiwacze zasilane są z baterii kondensatorów napięciem ok. 65V. Wtryskiwacz posiada specjalną konstrukcję - w stanie zamkniętym między twornikiem elektromagnesu, a iglicą jest luz. Efektem tego jest zmniejszenie się sił bezwładności, bo po przyłożeniu napięcia pierwszy porusza się twornik.
Problemem pozostaje natomiast podwyższona emisja tlenków azotu, NOx, powstających przy wysokich (1800° C) temperaturach spalania ubogich mieszanek uwarstwionych przy częściowym obciążeniu silnika. By ją ograniczyć, stosuje się recyrkulację spalin, ale kosztem wzrostu zużycia paliwa dla obniżenia temperatury w komorze spalania. W silniku FSI recyrkulacja może wynosić nawet 25 procent objętości ładunku cylindra. Montowane są też obecnie dodatkowe konwertery katalityczne, tzw. zasobnikowe, gromadzące w postaci azotanów szkodliwe tlenki azotu, powstające podczas pracy na ubogiej mieszance i rozkładające je na azot i tlen w trybie regeneracji (oczyszczania). Polega on na włączaniu na krótko (co minutę na 2-3 s) trybu pracy na bogatej mieszance jednorodnej (λ = 0,8). Niezbędny jest wówczas montaż dodatkowych czujników temperatury i czujników tlenków azotu.
Silnik FSI o pojemności skokowej 1984 cm3 ma korzystne parametry trakcyjne: moc 110 kW (150 KM) przy 6000 obr/min i moment 200 Nm przy 3500 obr/min.
Płaski przebieg krzywej momentu obrotowego w zakresie od 2000 do 5000 obr/min powoduje, że silnik jest elastyczny. Przy wtrysku bezpośrednim paliwa do cylindra następuje silne schłodzenie ładunku. W efekcie można podnieść stopień sprężania do 11,5:1 bez obawy wystąpienia spalania stukowego. Czas odcięcia paliwa przy zmniejszaniu prędkości obrotowej może zostać wydłużony ze względu na to, że paliwo nie skrapla się na ściankach kolektora ssącego.
Większość czasu silnik pracuje na mieszance z dużym nadmiarem powietrza (λ<1,5) i ładunkiem uwarstwionym lub na mieszance jednorodnej (λ= 1,5). Tylko w zakresie pełnych obciążeń mieszanka ma skład λ=1. Konsekwencją tego jest znaczny spadek zużycia paliwa, ok. 15-20 procent w europejskich cyklach pomiarowych i ok. 40 procent na biegu jałowym, w porównaniu z podobnymi silnikami zasilanymi przez systemy wtrysku wielopunktowego.