分层燃烧工作原理

十多年前，购车者不太考虑发动机以及技术方面的事情，各种各样的先进技术也只是厂商标榜自己的一种宣传手段而已，并不能真正打动消费者。

再看看现在，消费者越来越关心科技与技术含量的问题了，那个厂家哪款车型采用了先进的技术也会第一时间出现在媒体的头条，人们也开始用技术的先进与否来评定一款车的好坏了。

在发动机的技术研发方面，德国大众与旗下的奥迪一直处于领先地位。

这次，我们就来了解一下让他们引以为豪的FSI燃油分层喷射技术。

● FSI燃油分层喷射概念
FSI是Fuel Stratified Injection的词头缩写，意指燃油分层喷射。

燃油分层喷射技术是发动机稀薄燃烧技术的一种。

什么叫稀薄燃烧？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。

大众FSI发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。

它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。

如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。

通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。

浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

FSI特点是：能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。

『奥迪R8采用的就是V8 FSI发动机』
也许有人会把TSI和FSI的定义混淆，其实这两种发动机形式很容易区分。

TSI是以双增压为其最主要的特点，字母TSI则是Turbo-charging（涡轮增压）、Super-charging（机械增压）和Injection（燃油直喷）三个关键特色的首字母缩写。

国内的多数媒体也把其称之为：双增压技术。

另外介绍一种最新的TFSI发动机，它可以说是FSI发动机和TSI发动机的结合。

它的T和TSI中的T一样，表示采用涡轮技术，其中的S与FSI中的S一样，表示“分层次的”，而
不是TSI中表示增压的意思。

TFSI发动机既有涡轮，又有分层燃烧，可以说是集合了FSI 发动机和TSI发动机的优点。

『两款不同的TSI标示』
也许，细心的读者可能已经注意到了：迈腾2.0TSI和进口EOS 2.0 TSI两款车型的尾部TSI 的标识是不同的，分别是TSI和TSI。

经过我们向大众厂家人员的求证，这样的颜色变化代表了两款发动机在不同地方做出的一些调整，这些调整可能在ECU、动力输出等部分，是一种技术的更新变化。

● FSI燃油分层喷射工作原理
上面说过了，稀薄燃烧的目的是为了省油，而省油说起来会很简单，少喷油不就行了嘛！但是少到什么程度才合适，才能在保障动力性能不受太大影响的前提下，实现燃烧效率的最优化呢？我们知道燃油和空气的混合比是14.7：1，当混合气体的浓度比超过理论空然比，我们假设达到了25：1，这时油的浓度很低，会很难点燃，光靠提高点火能量还是不够的。

『FSI发动机工作示意图』
如果此时在火花塞附近的燃油浓度较高，能达到理论空燃比的燃油浓度，那么此时这团较浓的混合气是很容易被点燃的。

而如果用这个较浓的混合气去点燃其他的混合气，显然也是很容易的，这就是分层燃烧。

如果采用分层燃烧，就可以实现在很低的燃油浓度下，实现发动机的正常运转。

而从上面的分析我们可以看出，实现分层燃烧的前提就是气缸内的混合气体不均匀化，只在靠近火花塞的区域内达到或超过理论空燃比值。

『汽缸进气过程』
『汽缸排气过程』
可能这样说会有点难理解，那么我们打个比方。

在一个玻璃杯中装满水，假设杯子是气缸，水就是被吸入的空气，如果这时滴入几滴墨水到水里，我们可以很清楚的看到，墨水还没来得及被水稀释，杯口处的水已经慢慢变色，但杯底部却还是没有受到影响，依然清澈。

发动机的分层燃烧，其实就和这很相似。

杯中的清水是在进气行程中吸入的新鲜口空气，墨水就是燃油。

如果是采用缸外喷射的发动机，燃油喷射在进气歧管里，我们看看会是怎样的情况。

我们知道喷油和进气是同在吸气行程内完成的，在进气门打开活塞向下运动时，缸内会形成一个很大的负压，油气混合物这时被吸进来后会在缸内形成很多涡流，这些涡流会使燃油和空气得到充分的混合，也就是说进入气缸的混合气已经经过了较充分的混合，点燃这种已经充分混合的稀薄混合气就会变得非常困难，因为它们无法实现分层，自然也有无所谓分层燃烧了。

继续用上面打的那个比方，就等于我们已经将墨水滴入自来水管中，这样杯子接到的水就已经是被均匀染色的了。

所以我们现在知道，只有缸内喷射，才能实现分层燃烧。