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分層燃燒

FSI，它所代表的單詞直譯為燃油分層噴射，它是大眾汽車直噴發(fā)動機的標志代碼。那么FSI發(fā)動機有什么好處？裝載它的汽車又能帶給我們怎樣的驚喜呢？

與那些把汽油噴入進氣歧管的發(fā)動機相比，F(xiàn)SI發(fā)動機的主要優(yōu)勢有：動態(tài)響應好、功率和扭矩可以同時提升、燃油消耗降低。

理論上，F(xiàn)SI發(fā)動機有至少兩種燃燒模式：分層燃燒和均質(zhì)燃燒，有人還把均質(zhì)燃燒模式細分為均質(zhì)稀燃模式和均質(zhì)燃燒模式。從FSI所代表的Fuel Stratified Injection含義上看，分層燃燒應該是FSI發(fā)動機的精髓與特點，不過也可以理解為它的研發(fā)起點和基礎。

分層燃燒的好處在于熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡可能多地轉化成工作能量。分層燃燒模式下節(jié)氣門不完全打開，保證進氣管內(nèi)有一定真空度（可以控制廢氣再循環(huán)和碳罐等裝置）。這時，發(fā)動機的扭矩大小取決于噴油量，與進氣量和點火提前角關系不大。

分層燃燒模式在進氣過程中節(jié)氣門開度相對較大，減少了一部分節(jié)流損失。進氣過程中的關鍵是進氣歧管中安置一翻版，翻版向上開啟（原理性質(zhì)，實際機型可能有所不同）封住下進氣歧管，讓進氣加速通過，與ω形活塞頂配合，相成進氣渦旋。

分層燃燒時噴油時間在上止點前60°至上止點前45°，噴射時刻對混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂?shù)陌伎觾?nèi)，噴出的燃油與渦旋進氣結合形成混合氣?；旌蠚庑纬砂l(fā)生在曲軸轉角40°至50°范圍內(nèi)，如果小于這個范圍，混合氣無法點燃，若大于，就變成均質(zhì)狀態(tài)了。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狀態(tài)較好的氣體被點燃，這時周圍的新鮮空氣以及來自廢氣再循環(huán)的氣體形成了很好的隔熱保護，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點火時刻的控制也很重要，它只在壓縮過程終了的一個很窄的范圍內(nèi)。

均質(zhì)稀燃模式混合氣形成時間長，燃燒均勻，通過精確控制噴油，可以達到較低的混合氣濃度。均質(zhì)稀燃的點火時間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經(jīng)濟性。

均質(zhì)稀燃與分層燃燒的進氣過程相同，油氣混合時間加長，形成均質(zhì)混合氣。燃燒發(fā)生在整個燃燒室內(nèi)，對點火時間的要求沒分層燃燒那么嚴格。均質(zhì)稀燃的空燃比大于1。

均質(zhì)燃燒則能充分發(fā)揮動態(tài)響應好，扭矩和功率高的特點。均質(zhì)燃燒進氣過程中節(jié)氣門位置由油門踏板決定，進氣歧管中的翻版位置視不同情況而定。當中等負荷時，翻版依然是關閉的，有利于形成強烈的進氣旋流，利于混合氣的形成與霧化。當高速大負荷時，翻版打開，增大進氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質(zhì)燃燒的噴油、混合氣形成與燃燒和均質(zhì)稀燃模式基本一樣。均質(zhì)燃燒情況下空燃比小于或等于1。

以上三種燃燒狀態(tài)是FSI發(fā)動機特有的燃燒控制模式，但其中有些方面還停留在理論優(yōu)勢方面。現(xiàn)在奧迪在全球發(fā)布的FSI發(fā)動機還都采用均質(zhì)燃燒模式，這不是說分層燃燒不可實現(xiàn)，而只是說分層燃燒實施的成本或時機還不成熟。主要表現(xiàn)在分層燃燒用稀混合氣，提高了缸內(nèi)溫度也提高了氮氧化物這樣的有害排放物。對于稀混合氣，普通的三元催化器很難把氮氧化物轉換干凈，那么需要額外的降低氮氧化物的催化轉換器，無疑加重了空間和成本的負擔。另外，現(xiàn)階段高硫含量的汽油對此催化器損害很大，因此還有改造煉油設備，提升燃油品質(zhì)的成本。

沒有了分層燃燒會不會讓FSI發(fā)動機的原有優(yōu)勢蕩然無存？答案是否定的。即使沒有應用分層燃燒，F(xiàn)SI發(fā)動機還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點。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)部冷卻效果，這樣就降低了爆震的可能性，可適當提升壓縮比。而進氣渦旋與氣門正時的配合能使沒燃燒的殘油得到良好的再利用。這樣，F(xiàn)SI發(fā)動機仍能在提高動力，降低油耗方面有較大的作為。

FSI發(fā)動機產(chǎn)生的效果可以從奧迪公司公布的發(fā)動機指標看出來。以3.2升FSI和4.2升FSI為例，對比的機型分別是以前的3.0升和4.2升汽油機。功率上，3.2升FSI發(fā)動機是257馬力，比原機型的218馬力提升了39馬力，4.2升FSI發(fā)動機的350馬力比原機型的335馬力提升了15馬力；在最大扭矩上，是3.2升FSI的330牛米對原機型的290牛米，4.2升FSI的440對原機型的420牛米。