fsi FSI工藝

在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車市場，面向國內(nèi)消費(fèi)者，BBA、田亮等脫口而出。在這些合資品牌中，其實(shí)有一項技術(shù)很早就開始使用，后來慢慢被自主品牌吸收、消化、應(yīng)用，那就是“直噴分層燃燒”。

本文以一汽奧迪為例，簡單談?wù)凢SI。

在早期的國內(nèi)市場，奧迪全系車型都搭載了FSI技術(shù)。

FSI是一種分層燃油噴射技術(shù)，是汽油機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。分層燃油噴射技術(shù)是電噴發(fā)動機(jī)通過電子芯片精確計算分析，控制噴射到氣缸內(nèi)進(jìn)行燃燒的噴射量，從而提高發(fā)動機(jī)的燃油混合比，提高發(fā)動機(jī)效率的技術(shù)。與將燃油噴射到進(jìn)氣歧管的傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)相比，F(xiàn)SI發(fā)動機(jī)的主要優(yōu)勢在于：具有良好的動力響應(yīng)，同時增加了功率和扭矩，油耗更低。

金融服務(wù)理念

分層燃油噴射技術(shù)是電噴發(fā)動機(jī)通過電子芯片精確計算分析，控制噴入氣缸內(nèi)進(jìn)行燃燒的噴射量，從而提高發(fā)動機(jī)內(nèi)燃油的混合比，提高發(fā)動機(jī)效率的技術(shù)。與將燃油噴射到進(jìn)氣歧管的傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)相比，F(xiàn)SI發(fā)動機(jī)的主要優(yōu)勢在于：具有良好的動力響應(yīng)，同時增加了功率和扭矩，油耗更低。

FSI差異

在傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機(jī)中，ECU通過采集曲軸信號盤、凸輪軸位置和發(fā)動機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，控制噴油器將汽油噴入進(jìn)氣歧管。汽油在歧管中開始混合，然后進(jìn)入氣缸燃燒。空氣與汽油的最佳混合比為14.7比1（又稱理論空燃比）。由于汽油和空氣在進(jìn)氣歧管中混合，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)必須達(dá)到理論空燃比才能獲得更好的動力性和經(jīng)濟(jì)性。但由于噴油器與燃燒室之間的距離，汽油與空氣的混合受進(jìn)氣流量和氣門開閉的影響很大。微小的汽油顆粒會吸附在管壁上，因此很難達(dá)到理論空燃比。這是傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)難以解決的技術(shù)難題。

這個問題可以通過將燃油直接噴入氣缸來解決。直噴式汽油機(jī)采用與柴油機(jī)相似的供油技術(shù)。高壓油泵提供所需的100巴以上的壓力，將汽油供給位于氣缸內(nèi)的電磁噴油器。然后在最合適的時間通過計算機(jī)控制的噴射器將燃料直接噴射到燃燒室中。通過設(shè)計燃燒室的內(nèi)部形狀，使混合氣體產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，使空氣與汽油充分混合。那么火花塞周圍的區(qū)域可以有更濃的混合氣，而周圍其他區(qū)域有更稀的混合氣，保證在順利點(diǎn)火的情況下盡可能稀薄地燃燒。

實(shí)際效果

FSI發(fā)動機(jī)的效果從奧迪公布的發(fā)動機(jī)指標(biāo)就可以看出。以3.2升FSI和4.2升FSI為例，對比車型為之前的3.0升和4.2升汽油機(jī)。動力方面，3.2升FSI發(fā)動機(jī)擁有257馬力，比原款的218馬力提升了39馬力，4.2升FSI發(fā)動機(jī)的350馬力比原車型的235馬力提升了115馬力。原始模型。在最大扭矩方面，3.2 升FSI 為330 Nm，而原始模型為290 Nm，而4.2 升FSI 為440 Nm，而原始模型為420 Nm。

詳細(xì)技術(shù)講解

理論上，F(xiàn)SI發(fā)動機(jī)至少有：分層燃燒和均質(zhì)燃燒兩種燃燒方式。有人將均質(zhì)燃燒方式細(xì)分為均質(zhì)稀薄燃燒方式和均質(zhì)燃燒方式。從以FSI為代表的Fuel Stratified Injection的含義來看，分層燃燒應(yīng)該是FSI發(fā)動機(jī)的本質(zhì)和特點(diǎn)，但也可以理解為其研發(fā)的出發(fā)點(diǎn)和基礎(chǔ)。

分層燃燒

分層燃燒的優(yōu)點(diǎn)是熱效率高，節(jié)流損失小，能將有限的燃料盡可能多地轉(zhuǎn)化為工作能。分層燃燒模式下，節(jié)氣門不全開，保證了進(jìn)氣管內(nèi)一定的真空度（可控制廢氣再循環(huán)和碳罐）。此時發(fā)動機(jī)的扭矩取決于噴油量，與進(jìn)氣量和點(diǎn)火提前角關(guān)系不大。

在分層燃燒模式下，進(jìn)氣過程中節(jié)氣門開度比較大，減少了一些節(jié)流損失。進(jìn)氣過程的關(guān)鍵是在進(jìn)氣歧管中安裝一個復(fù)制品，復(fù)制品向上開口（原理和性質(zhì)，實(shí)際型號可能不同）密封下方的進(jìn)氣歧管，使進(jìn)氣加速通過并與形活塞頂配合形成進(jìn)氣渦流。

分層燃燒時，噴油正時為上止點(diǎn)前60-45，噴油正時對混合氣的形成影響很大。燃料被噴射到活塞頂部的凹陷處，噴射的燃料與渦流進(jìn)氣結(jié)合形成混合物。混合形成發(fā)生在40 至50 的曲柄轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)。如果小于這個范圍，則混合物不能被點(diǎn)燃；如果它更大，它就會變得均勻。分層燃燒的空燃比一般在1.6-3之間。

點(diǎn)火時，只有火花塞周圍混合的氣體被點(diǎn)燃。此時周圍的新鮮空氣和廢氣再循環(huán)形成良好的隔熱保護(hù)，減少了氣缸臂的散熱，提高了熱效率。點(diǎn)火正時的控制也很重要，它只是在壓縮過程中處于一個很窄的范圍內(nèi)。

均質(zhì)稀薄燃燒

均勻的稀薄燃燒模式需要很長時間才能形成并且燃燒均勻。通過精確控制燃油噴射，可以實(shí)現(xiàn)較低的混合濃度。均質(zhì)稀薄燃燒具有較寬的點(diǎn)火時間范圍和良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

均質(zhì)稀薄燃燒的進(jìn)氣過程與分層燃燒相同，油氣混合時間延長，形成均質(zhì)混合氣。燃燒發(fā)生在整個燃燒室，對點(diǎn)火正時的要求沒有分層燃燒那么嚴(yán)格。對于均質(zhì)和稀薄燃燒，空燃比大于1。

均勻燃燒

均勻燃燒可充分發(fā)揮動力響應(yīng)好、扭矩大、功率大的特點(diǎn)。節(jié)氣門位置由均質(zhì)燃燒進(jìn)氣時的油門踏板決定，氣門在進(jìn)氣歧管中的位置因情況而異。中等負(fù)荷時，翻板仍處于關(guān)閉狀態(tài)，有利于形成較強(qiáng)的進(jìn)氣旋流，有利于混合氣體的形成和霧化。當(dāng)車速高、負(fù)荷大時，風(fēng)門打開，增加進(jìn)氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質(zhì)燃燒的噴射和混合氣形成與燃燒和均質(zhì)稀薄燃燒基本相同。在均質(zhì)燃燒的情況下，燃燒比小于或等于1。

總結(jié)

以上三種燃燒狀態(tài)是FSI發(fā)動機(jī)特有的燃燒控制方式，但其中一些仍保持著理論上的優(yōu)勢。目前奧迪在全球范圍內(nèi)發(fā)布的FSI發(fā)動機(jī)均采用均質(zhì)燃燒方式。這并不意味著分層燃燒不可能，但實(shí)施分層燃燒的成本或時機(jī)還不成熟。主表現(xiàn)在分層燃燒中使用稀混合氣，使缸內(nèi)溫度升高，氮氧化物等有害排放增加。對于稀混合氣，普通的三元催化器很難將NOx轉(zhuǎn)化為清潔的，所以需要額外的催化器來降低NOx，這無疑增加了空的負(fù)擔(dān)和成本。另外，目前含硫量高的汽油對這種催化轉(zhuǎn)化器的危害很大，所以還有改造煉油設(shè)備和提高燃油質(zhì)量的成本。

沒有分層燃燒，F(xiàn)SI發(fā)動機(jī)原有的優(yōu)勢會消失嗎？答案是否定的，即使不采用分層燃燒，F(xiàn)SI發(fā)動機(jī)也具有提高壓縮比、減少燃燒殘油的特點(diǎn)。FSI發(fā)動機(jī)采用缸內(nèi)直噴，汽油在缸內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生內(nèi)冷效應(yīng)，降低爆震的可能性，適當(dāng)提高壓縮比。進(jìn)氣渦流和氣門正時的結(jié)合可以使未燃?xì)堄偷玫胶芎玫脑倮谩＿@樣FSI發(fā)動機(jī)在提高動力和降低油耗方面還是可以大有作為的。

技術(shù)發(fā)展

FSI革新了發(fā)動機(jī)的噴射方式。它提高了普通發(fā)動機(jī)的性能，這將使FSI更容易進(jìn)一步發(fā)展。TFSI是在FSI的基礎(chǔ)上增加渦輪增壓技術(shù)；TSI技術(shù)和FSI之間沒有關(guān)聯(lián)。

渦輪增壓

FSI(渦輪增壓燃油分層噴射發(fā)動機(jī))，比FSI多出來的T字代表渦輪增壓器，發(fā)動機(jī)本身也確實(shí)是在FSI發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上增加了渦輪增壓器。渦輪增壓是利用發(fā)動機(jī)排出的高溫高壓廢氣帶動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動進(jìn)氣渦輪壓縮進(jìn)氣，從而提高空氣密度。同時電腦控制增加噴油量，配合高密度進(jìn)氣，使發(fā)動機(jī)在排量不變的情況下提高工作效率。

因為渦輪增壓器由廢氣驅(qū)動，所以當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低時，渦輪不工作。但此時渦輪還在旋轉(zhuǎn)，只是排氣壓力不夠，達(dá)不到增加進(jìn)氣壓力的效果。隨著轉(zhuǎn)速的提高(約1500轉(zhuǎn)/分以上)，排氣壓力逐漸升高，渦輪進(jìn)入正常工作狀態(tài)，達(dá)到增壓的目的和效果。

但當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速(約5000轉(zhuǎn)/分以上)時，發(fā)動機(jī)本身內(nèi)部壓力超過排氣壓力，此時渦輪也不會工作。其實(shí)發(fā)動機(jī)的一般工作范圍在1500-5000以內(nèi)，所以渦輪增壓以其優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性和動力性得到了很多用戶的認(rèn)可。但是，仍然存在一些缺陷。這兩個區(qū)間沒電怎么解決？我們可以在高轉(zhuǎn)速時換一個更大的渦輪，但是低轉(zhuǎn)速時功率空檔位也會增加。自然而然，一臺無可挑剔的發(fā)動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，TSI更巧妙的解決了所有問題，打動人心。

tonspersquareinch每平方英寸噸數(shù)

SI(渦輪增壓燃油分層噴射發(fā)動機(jī))的設(shè)計非常巧妙。事實(shí)上，它將渦輪增壓器和機(jī)械增壓器一起放入發(fā)動機(jī)中。TSI中的t表示Twincharger，而不是渦輪增壓器。如上所述，渦輪增壓發(fā)動機(jī)在低速和高速時都有一個動態(tài)空檔。為了進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的效率，增加了機(jī)械增壓裝置，低速時提高進(jìn)氣壓力。渦輪增壓器的尺寸可以更大，以彌補(bǔ)高轉(zhuǎn)速時的動力空擋位，從而實(shí)現(xiàn)從低到高的出色動力表現(xiàn)。

另外，由于廢氣渦輪的慣性，渦輪增壓器會有發(fā)動機(jī)相應(yīng)的遲滯。而增壓器則是由發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動，可以隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化快速線性地改變轉(zhuǎn)速。2005年，大眾的1.4升直噴汽油發(fā)動機(jī)首次搭載了這一系統(tǒng)，最大功率達(dá)到了驚人的170馬力。

需要注意的是，一汽大眾和上海大眾將旗下的1.4TFSI和2.0TFSI發(fā)動機(jī)分別稱為1.4TSI和2.0TSI，為了避免人們對TFSI簡稱TSI的異議，廠家解釋為:“由于我們在一貫制中一般用三個字作為發(fā)動機(jī)專用技術(shù)的稱謂，這次我們將TFSI簡稱為TSI，其中T代表渦輪增壓，SI代表直噴技術(shù)”。國產(chǎn)邁騰（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）、速騰（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）等車型最新的TSI發(fā)動機(jī)其實(shí)和前面說的TSI是不一樣的。邁騰2.0TSI和速騰將要搭載的1.4TSI發(fā)動機(jī)實(shí)際上去掉了增壓和燃油分層的技術(shù)。當(dāng)然，這也是出于國產(chǎn)化后油品和成本的考慮。

最后，由于國內(nèi)的排量稅和電氣化的發(fā)展，國內(nèi)市場的2.5V6奧迪已經(jīng)停產(chǎn)(停售)，這對于喜歡V6自吸的國內(nèi)朋友來說，可不是什么好消息。未來國內(nèi)市場體驗V6自吸順暢的機(jī)會會越來越少。

好了，這次到此為止。我是一名66歲的科學(xué)家。再說說科技吧。

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