fsi FSI工藝

在傳統(tǒng)內(nèi)燃機車市場，面向國內(nèi)消費者，BBA、田亮等脫口而出。在這些合資品牌中，其實有一項技術(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)動機的燃油混合比，提高發(fā)動機效率的技術(shù)。與將燃油噴射到進(jìn)氣歧管的傳統(tǒng)發(fā)動機相比，F(xiàn)SI發(fā)動機的主要優(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)動機內(nèi)燃油的混合比，提高發(fā)動機效率的技術(shù)。與將燃油噴射到進(jìn)氣歧管的傳統(tǒng)發(fā)動機相比，F(xiàn)SI發(fā)動機的主要優(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)動機中，ECU通過采集曲軸信號盤、凸輪軸位置和發(fā)動機相關(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?？諝馀c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。直噴式汽油機采用與柴油機相似的供油技術(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，保證在順利點火的情況下盡可能稀薄地燃燒。

實際效果

FSI發(fā)動機的效果從奧迪公布的發(fā)動機指標(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。動力方面，3.2升FSI發(fā)動機擁有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)動機的本質(zhì)和特點，但也可以理解為其研發(fā)的出發(fā)點和基礎(chǔ)。

分層燃燒

分層燃燒的優(yōu)點是熱效率高，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)動機的扭矩取決于噴油量，與進(jìn)氣量和點火提前角關(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?；旌闲纬砂l(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。

點火時，只有火花塞周圍混合的氣體被點燃。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，可以實現(xiàn)較低的混合濃度。均質(zhì)稀薄燃燒具有較寬的點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。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，但實施分層燃燒的成本或時機還不成熟。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)動機也具有提高壓縮比、減少燃燒殘油的特點。FSI發(fā)動機采用缸內(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)動機的噴射方式。它提高了普通發(fā)動機的性能，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)，比FSI多出來的T字代表渦輪增壓器，發(fā)動機本身也確實是在FSI發(fā)動機的基礎(chǔ)上增加了渦輪增壓器。渦輪增壓是利用發(fā)動機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)動機本身內(nèi)部壓力超過排氣壓力，此時渦輪也不會工作。其實發(fā)動機的一般工作范圍在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)動機應(yīng)運而生，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)的設(shè)計非常巧妙。事實上，它將渦輪增壓器和機械增壓器一起放入發(fā)動機中。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)動機的效率，增加了機械增壓裝置，低速時提高進(jìn)氣壓力。渦輪增壓器的尺寸可以更大，以彌補高轉(zhuǎn)速時的動力空擋位，從而實現(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)動機相應(yīng)的遲滯。而增壓器則是由發(fā)動機的轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動，可以隨著發(fā)動機轉(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)動機其實和前面說的TSI是不一樣的。邁騰2.0TSI和速騰將要搭載的1.4TSI發(fā)動機實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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