FAI(浙江福愛電子有限公司開發的電噴系統)

自由電樞式燃油噴射單元（Free Armature Injection-FAI），FAI是浙江飛亞電子有限公司一個獨立完整的技術體系， 它包括工作原理髮明、技術突破和理論突破。FAI技術體系為小型發動機的升級提供了一個技術平台，在此基礎上，小型發動機能夠在性能、燃油消耗和排放污染三個方面得到全面的提升。FAI技術體系的誕生是小型發動機發展史上的一個里程碑。

基本介紹

• 中文名：自由電樞式燃油噴射單元
• 外文名：Free Armature Injection-FAI
• 噴射執行器：動力噴嘴
• 驅動：電脈衝
• 基本特徵：泵噴嘴一體化

工件原理

FAI體系的燃油噴射執行器是一個動力噴嘴。動力噴嘴能夠將電能直接轉化為機械能，通過機械能噴射和霧化燃油，FAI動力噴嘴的工作是由電脈衝（PWM)驅動的。

FAI 動力噴嘴包含多項技術突破，其中基本特徵是其中包含一個獨立的自由電樞，故稱為自由電樞噴射技術:（Free Armature Injection-FAI）。FAI技術的發明，極大地降低了動力噴嘴的製造難度，成本也隨之大幅度下降。

理論突破

物理模型

燃油噴射技術是以燃油計量方法為理論基礎的。傳統的燃油共軌系統的燃油計量基於經驗公式，FAI體系的燃油計量則基於數學物理模型。FAI在燃油計量理論方面有突破性的進展，並形成了一個獨立完整的控制理論。

非共軌系統的燃油計量所要突破的理論問題是尋求與噴射體結構、熱力學狀態和電磁學狀態無關的不變數。如下圖所示，力噴嘴的熱力學和電磁學狀態，熱力學通常為一個兩相流，電磁學具有非定常特性，FAI動力噴嘴基本理論研究是基於下圖所示的物理模型。

T3理論

一個典型的動力噴嘴驅動電路如下圖所示，其中，驅動動力噴嘴的信號PWM是由計算機MCU控制的，動力噴嘴是一個具有阻抗和感抗的原件。理論分析表明，在這個電磁系統中，存在一個與電磁熱力無關的能量不變數T3，它與燃油噴射量之間存在一個二次關係，這個關係稱為全狀態模型，與之相關的控制理論稱之為T3理論。

基本特徵

泵噴嘴一體化。燃油箱內不再需要一個分離式的燃油泵用於提供壓縮燃油，有利於降低製造成本和電能的消耗。

不需要一個內含高壓油的管道（油軌），與油箱連線的管路均為低壓油管，有利於增加安全性。

噴射壓力高，燃油霧化質量好，有利於車輛的冷啟動和過渡，見下圖。

燃油噴射速度高，貫穿距離大，有利於動態反應。

技術創新

流體附面層泵在流體附面層不對稱交變條件下，液體可以形成定向運動，流體附面層泵就是基於這個原理工作的，其特點在於：沒有閥體和額外的運動件，其輸入與輸出之間時刻保持暢通。流體附面層泵有效地解決動力噴嘴的排熱難題。圖示為流體附面層交替變化的CFD模擬結果。

動力噴嘴包含一種無閥式高壓泵，結構簡單可靠，並能夠有效避免燃油蒸汽進入壓縮腔，其工作過程如下圖所示。

垂直噴射

FAI動力噴嘴能夠在垂直於電樞運動方向噴射燃油，從而大大地拓展了套用範圍。

結論

FAI基本理論的核心內容是全狀態模型。全狀態模型是建立在一個與能量相關的、與熱力和電磁狀態無關的不變數T3的基礎之上的，它能夠動力噴嘴的輸出給出比較精確的預測。在兩相流狀態下，全狀態模型對於動力噴嘴的輸出也能夠給出較好的預測（如下圖所示）。FAI基礎性理論，不僅解決了全狀態條件下的燃油計量問題，而且解決了生產一致性問題，使得動力噴嘴的輸出特性對於生產設備精度和品質控制的要求大大降低，其生產成品率超過了傳統共軌系統。