什么叫“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(chē)直噴發(fā)動(dòng)機的標志代碼。那么FSI發(fā)動(dòng)機有什么好處？裝載它的汽車(chē)又能帶給我們怎樣的驚喜呢？

　　與那些把汽油噴入進(jìn)氣歧管的發(fā)動(dòng)機相比，FSI發(fā)動(dòng)機的主要優(yōu)勢有：動(dòng)態(tài)響應好、功率和扭矩可以同時(shí)提升、燃油消耗降低。

理論上，FSI發(fā)動(dòng)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(dòng)機的精髓與特點(diǎn)，不過(guò)也可以理解為它的研發(fā)起點(diǎn)和基礎。

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

　　分層燃燒模式在進(jìn)氣過(guò)程中節氣門(mén)開(kāi)度相對較大，減少了一部分節流損失。進(jìn)氣過(guò)程中的關(guān)鍵是進(jìn)氣歧管中安置一翻版，翻版向上開(kāi)啟（原理性質(zhì)，實(shí)際機型可能有所不同）封住下進(jìn)氣歧管，讓進(jìn)氣加速通過(guò)，與ω形活塞頂配合，相成進(jìn)氣渦旋。

　　分層燃燒時(shí)噴油時(shí)間在上止點(diǎn)前60°至上止點(diǎn)前45°，噴射時(shí)刻對混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂的凹坑內，噴出的燃油與渦旋進(jìn)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，如果小于這個(gè)范圍，混合氣無(wú)法點(diǎn)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(diǎn)火時(shí)，只有火花塞周?chē)旌蠣顟B(tài)較好的氣體被點(diǎn)燃，這時(shí)周?chē)男迈r空氣以及來(lái)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(diǎn)火時(shí)刻的控制也很重要，它只在壓縮過(guò)程終了的一個(gè)很窄的范圍內。

　　均質(zhì)稀燃模式混合氣形成時(shí)間長(cháng)，燃燒均勻，通過(guò)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(diǎn)火時(shí)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(jìn)氣過(guò)程相同，油氣混合時(shí)間加長(cháng)，形成均質(zhì)混合氣。燃燒發(fā)生在整個(gè)燃燒室內，對點(diǎn)火時(shí)間的要求沒(méi)分層燃燒那么嚴格。均質(zhì)稀燃的空燃比大于1。

『FSI發(fā)動(dòng)機結構圖』

　　均質(zhì)燃燒則能充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)響應好，扭矩和功率高的特點(diǎn)。均質(zhì)燃燒進(jìn)氣過(guò)程中節氣門(mén)位置由油門(mén)踏板決定，進(jìn)氣歧管中的翻版位置視不同情況而定。當中等負荷時(shí)，翻版依然是關(guān)閉的，有利于形成強烈的進(jìn)氣旋流，利于混合氣的形成與霧化。當高速大負荷時(shí)，翻版打開(kāi)，增大進(jìn)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(dòng)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?，F在奧迪在全球發(fā)布的FSI發(fā)動(dòng)機還都采用均質(zhì)燃燒模式，這不是說(shuō)分層燃燒不可實(shí)現，而只是說(shuō)分層燃燒實(shí)施的成本或時(shí)機還不成熟。主要表現在分層燃燒用稀混合氣，提高了缸內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(wú)疑加重了空間和成本的負擔。另外，現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。

『奔馳的CGI發(fā)動(dòng)機也采用了直噴技術(shù)』

　　沒(méi)有了分層燃燒會(huì )不會(huì )讓FSI發(fā)動(dòng)機的原有優(yōu)勢蕩然無(wú)存？答案是否定的。即使沒(méi)有應用分層燃燒，FSI發(fā)動(dòng)機還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點(diǎn)。FSI發(fā)動(dòng)機采用缸內直噴，汽油在缸內蒸發(fā)產(chǎn)生內部冷卻效果，這樣就降低了爆震的可能性，可適當提升壓縮比。而進(jìn)氣渦旋與氣門(mén)正時(shí)的配合能使沒(méi)燃燒的殘油得到良好的再利用。這樣，FSI發(fā)動(dòng)機仍能在提高動(dòng)力，降低油耗方面有較大的作為。

　　FSI發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的效果可以從奧迪公司公布的發(fā)動(dòng)機指標看出來(lái)。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(dòng)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(dòng)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。