浅谈FSI发动机
近年来，大众FSI发动机忽然成为发动机中的明星产品，世界各大媒体对其赞口不绝，随着新一代的奥迪A4进入中国，我们也开始接触到FSI引擎的魅力，这里我们来给大家讲解一下，为什么FSI如此受到欢迎。
1989年，大众集团开始在柴油发动机制造领域发展TDI，最先用在公交车的增压柴油机上，从1993年开始装配大众集团在欧洲最成功的车型高尔夫。他们利用电子控制系统把相似的原理用在汽油机上也就造就了今天的FSI发动机。2000年底大众第一次用FSI发动机配备路波（Lupo），1.4L发动机可以输出77kW，平均油耗只在五升以下。最近FSI发动机又被用在高尔夫、宝来上，所采用的1.6L 81kW FSI发动机，油耗仅为6.2L/100Km，拥有了比以前更强劲的输出，与油耗6.9L/100Km，输出77kW的普通发动机的差距显而易见。紧随其后有一款63kW的1.4L FSI用在波罗上，另外在奥迪的A2、A3、A4甚至在TT上也有应用。FSI系统使发动机的污染更小、燃油经济性更好、而且使发动机输出更加强劲。已经日趋成熟起来的FSI技术，首先在大众集团内普及已经是大势所趋。
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燃技术的一种。什么叫稀燃？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。（稀薄燃烧技术原理可以查看这里）
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 发动机特点是：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。下面分别详细阐述：
FSI 发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择2种运行模式。在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。在这两种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空作动的开关阀进行开启/关闭。在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。进一步说，在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。
如上所述，根据FSI发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连续变化。因此，三效催化转化器不能够净化排放气体中的NOx。这是因为三效催化转化器要利用排气中的HC或CO进行NOx还原反应的缘故。在稀薄燃烧中，在排放气体中残留很多氧气，不能进行NOx还原反应。为了使NOx吸储型催化剂获得高效功能，其温度必须保持在250-500℃范围内。当超过这一温度范围发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三效催化转化器进行废气处理。然而这又与燃油经济性下降相关，为此，必须增加废气冷却装置。利用这种冷却装置，排放气体通过NOx吸储型催化转化而被冷却，由于稀薄燃烧的范围宽，催化转化器的寿命也延长。然而，NOx吸储型催化转化器会受到硫侵蚀而中毒，所以必须把汽油中的含硫量尽量降低到最少。但是，如前所述，含
硫低的汽油不是到处能供应的。大众汽车公司采取的措施是，把催化剂反应温度提高到650°以上，从而把附着在催化剂上的硫通过燃烧而加以消除。
在高速行驶时，能够保持这样高的催化剂温度，但是，在城市内行驶时则催化剂温度下降，就不能烧除附着在催化剂的硫。为此，通过NOx传感器监视硫附着在催化剂上的程度，根据监测情况提高排放气体的温度。作为其措施，一般采用点火正时延迟，尽管这样做会引起燃油经济性恶化，但是为了净化处理NOx，这是不得已而为之。
另外，FSI 发动机由于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高，如果布置不合理、制造精度达不到要求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失。另外FSI发动机对燃油品质的要求也比较高，目前国内的油品状况可能很难达到FSI发动机的要求，所以部分装配了FSI的车型也会出现了水土不服的情况。
FSI作为大众集团在发动机新技术上与VTEC、VVT-i等比拼的王牌，是近几年脱颖而出的新型汽油发动机，它的问世引起行内人士的高度重视。如果国内的燃油市场能尽快得到改善，燃油品质尽快得到提高，相信有越来越多的车型能用上这种与国际同步的发动机。(完)
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