Принципово FSI нічим не відрізняється від системи GDI. проте в дрібницях FSI досконаліше за рахунок змінного тиску уприскування, управління обсягом і швидкістю подачі повітря в циліндри, можливості сполучення з турбонаддувом (TFSI) і фазовращеніем. Також FSI ширше застосовує режим подвійного уприскування - не тільки в режимі підвищеної потужності, а й для випуску вихлопних газів підвищеної температури і тим самим прискореного прогріву каталізатора.
Принцип дії FSI
Строго той же самий, що і в системі GDI компанії Mitsubishi, з точністю до форми поршнів:
Фазовращеніе відбувається за допомогою гідравлічної муфти по командам блоку управління:
Управління пошаровим сумішоутворенням відбувається в точності так само, як і в GDI:
Залежно від навантаження на двигун і інших умов, система управління вибирає один з варіантів роботи двигуна:
- робота на бідній пошаровим суміші з добавкою відпрацьованих газів;
- робота на бідній гомогенної суміші без добавки відпрацьованих газів;
- робота на гомогенної стехиометрической суміші з добавкою відпрацьованих газів;
- робота на гомогенної стехіометрічской суміші без добавки відпрацьованих газів.
Для зниження рівня токсичного оксиду азоту FSI застосовує такі заходи:
- робота двигуна при зниженому навантаженні;
- згоряння палива при якомусь нестачі повітря;
- багатоступінчате спалювання палива;
- дожигание палива або його рециркуляція (система EGR).
Коли двигун працює при зниженому навантаженні. то зменшується тепловіддача на одиницю об'єму або площі, в результаті чого знижується температура згоряння та утворення шкідливих домішок, зокрема NOx.
Так зване «пошарове сумішоутворення» або «сверхобедненной ТВС» - це горіння при нестачі повітря. При цьому в зоні основного горіння ТВС в камері згоряння частка кисню мінімальна, в результаті чого зменшується кількість термічних і паливних оксидів, в тому числі NOx.
«Двостадійний» або «подвійний» уприскування палива. відбувається зниження температури згоряння і освіту в камері згоряння так званої «відновлювальної середовища», в якій шкідливі оксиди, в тому числі і NOx, придушуються, їх частка значно зменшується.
Спалювання палива. система рециркуляції під назвою EGR - покликана теж зменшити частку освіти шкідливих оксидів. «Розбавляючи» паливо-повітряну суміш відпрацьованими газами, ми знижуємо температуру горіння в камері згоряння, тим самим «приглушаючи» активне утворення шкідливих оксидів, в тому числі NOx.
Для зміни швидкості і кількості що надходить в камеру згоряння повітря застосовується заслінка з вакуумним приводом:
Як видно з наведених малюнків, заслінка може встановлюватися в різні положення. На лівому малюнку вона відкрита, повітря надходить одночасно через два повітряних каналу, в результаті чого досягається максимальна потужність (при інших додаткових умовах). На правому малюнку заслінка закрита і повітря надходить в камеру згоряння через один - довгий повітряний канал, в результаті чого досягається максимальний крутний момент.
Нижня частина впускної системи має теж свої особливості, зокрема - електрокеровані повітряні заслінки:
У корпус електроприводу вбудований датчик положення заслінок, який забезпечує зворотний зв'язок і «показує» блоку управління справжній стан заслінок на даний момент часу (якщо, звичайно, він не «збитий» і правильно налаштований).
- «Гомогенна паливо-повітряна суміш» - ТВС, яка однорідна за своїм складом.
- «Гетерогенна паливо-повітряна суміш» - ТВС, в якій паливо і повітря розташовані пошарово.
Визначення навантаження в двигуні системи FSI проводиться без участі датчика масової витрати повітря, за допомогою:
- датчика атмосферного тиску (розрахунок величини тиску перед дросельною заслінкою);
- датчика температури атмосферного повітря на впуску (розрахунок щільності надходить у двигун повітря);
- датчик атмосферного тиску, розташований в блоці управління двигуном;
- датчик тиску у впускному трубопроводі;
- датчиків положення дросельної заслінки;
- потенциометрического датчика положення впускний заслінки;
- датчика температури повітря у впускному колекторі;
- датчика частоти обертання колінчастого вала;
- датчика Холла, що визначає положення впускного розподільного вала.
Паливний насос високого тиску встановлений на корпусі розподільних валів, приводиться в дію від подвійного кулачка на впускному розподільному валу і створює тиск в паливній системі близько 100 Бар. Конструктивно це одноплунжерний насос високого тиску, що має регулювання по подачі палива, тобто ТНВД подає в систему тільки таку кількість палива, яке потрібно в даний момент або в момент, який належить через певний проміжок часу.
У циклі надходження палива під дією поворотної пружини плунжер насоса переміщається вниз:
Обсяг надплунжерного простору збільшується і, за законом Паскаля, тиск в ньому значно зменшується. Створюється різниця тиску між системою низького тиску і тиском в надплунжерний просторі. Внаслідок цього відкривається впускний клапан і паливо надходить в надплунжерний простір. Нагнітальний клапан (на малюнку ліворуч) залишається закритим, так як тиск палива в системі високого тиску перевищує величину тиску в надплунжерний просторі.
У циклі створення тиску при русі плунжера вгору, тиск в просторі над ним підвищується, в результаті чого впускний клапан закривається:
При перевищенні тиску в надплунжерний просторі над тиском в розподільнику палива нагнітальний клапан відкривається і паливо витісняється в розподільник.
У циклі регулювання тиску. коли тиск палива підвищується до запрограмованого значення, в обмотку клапана, що регулює тиск, подається струм (на малюнку - праворуч):
Голка клапана піднімається і паливо перетікає у вхідну порожнину. В результаті цього тиск в надплунжерний просторі знижується і нагнітальний клапан закривається. Вбудований в ТНВД демпфер (на малюнку - вгорі) призначений для згладжування стрибків тиску, які виникають в той момент, коли відкривається нагнітальний клапан. Одночасно він згладжує пульсації тиску в системі низького тиску (по лінії: підкачує паливний насос в паливному баку - паливний фільтр - впуск в ТНВД). Також звернемо увагу на спеціальний канал для відведення просочившегося палива (на малюнку - ліворуч-внизу). Певна кількість палива використовується для змащення плунжера, залишки направляються в паливний бак по «обратке».