1、FSI目錄FSI 與傳統汽油發動機的區別FSI 發動機效果FSI技術的發展一TFSI、TSI技術詳解一FSI發動機燃燒模式FSI 的其他含義FSI 與傳統汽油發動機的區別FSI 發動機效果FSI技術的發展一TFSI、TSI技術詳解一FSI發動機燃燒模式FSI 的其他含義fsiFSI 是 Fuel Stratified Injection 的英文縮寫， 意指燃油分層噴射 。燃油分層噴射技術 是電噴發動機利用電子芯片經過計算分析精確控制噴射量進入氣缸燃燒， 以提高使發 動機混和燃油比例，進而提高發動機效率的一種技術。與傳統技術把燃油噴入進氣歧管的發動機相比， FSI 發動機的主要優勢有：動態 響應

2、好、功率和扭矩可以同時提升、燃油消耗降低。FSI 與傳統汽油發動機的區別傳統的汽油發動機是通過電腦采集凸輪軸位置以及發動機各相關數據從而控制噴油 嘴將汽油噴入進氣歧管。汽油在歧管內開始混合，然后再進入到汽缸中燃燒?？諝飧?汽油的最佳混合比是 14.7/1（也叫理論空燃比），傳統發動機由于汽油跟空氣是在進 氣歧管內混合，所以必須達到理論空燃比才能獲得較好的動力性和經濟性。但由于噴 油嘴離燃燒室有一定的距離， 汽油同空氣的混合情況受進氣氣流和氣門開關的影響較 大，并且微小的油顆粒會吸附在管道壁上，這就的理論空燃比很難達到，這是傳統發 動機很難解決的一個技術問題。把燃油直接把燃油直接FSI 發動機示

3、意圖 噴射到汽缸中就可以解決這一難題。 直噴式汽油發動機采用類似于柴油發動機的供油 技術，通過一個高壓油泵泵提供所需的 100bar 以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸 內的電磁燃油噴嘴。然后通過電腦控制噴射器將燃料在最恰當的時間直接注入燃燒 室，通過對燃燒室內部形狀的設計，讓混合氣能產生較強的渦流使空氣和汽油充分混 合。然后使火花塞周圍區域能有較濃的混合氣，其他周邊區域有較稀的混合氣，保證 了在順利點火的情況下盡可能的實現稀薄燃燒。如右圖所示，高壓噴油嘴是直接向氣缸內噴射燃油的。而傳統發動機的噴油嘴則 安排在了進氣道中。這就是缸內直噴的最明顯特征。FSI 發動機效果FSI 發動機產生的效果可以

4、從奧迪公司公布的發動機指標看出來。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 FS I 發動機是 257 馬力，比原機型的 218 馬力提升了 39 馬力， 4.2 升 FSI 發動機的 35 0 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。FSI 技術的發展 TFSI、TSIFSI 是給發動機的噴射方式帶來了革命，它讓一款普通發動機的各種性能都得到了提 升，而

5、 FSI 再往上發展就變得更加容易了。 TFSI 是在 FSI 基礎上加入了渦輪增壓技 術;而 TSI 技術與 FSI 并沒有什么相關性。TFSITFSI （渦輪增壓燃油分層噴射發動機），這個比FSI多出來的T字代表的則是渦輪增壓（ Turbocharger ），而發動機本身也的確是在 FSI 發動機的基礎上增加了一個渦 輪增壓器。渦輪增壓是利用排氣的高溫高壓推動廢氣渦輪高速轉動，在帶動進氣渦輪 壓縮進氣，提高空氣密度，同時電腦控制增大噴油量，配合高密度的進氣，因此可以 在排量不變的條件下提高發動機工作效率。由于渦輪增壓器是靠排氣推動的，因此在發動機轉速低時渦輪并不工作。但在這 個時候渦輪還是

6、轉動的，只是排氣壓力不夠，達不到增大進氣壓力的效果。隨著轉速 的上升（約 1500 轉或以上），排氣壓力逐漸加大，渦輪就進入了正常的工作狀態， 達到增壓的目的和效果。但是，當轉速接近額定的時候（約 5000 轉或以上），發動機本身的內壓超過了排氣壓力，這時的渦輪同樣是不工作的。實際上發動機的一般工作區間正在1500 5000 內，所以渦輪增壓以它優越的經濟性和動力性得到了眾多用戶的認可。不過怎么 說還是有點缺陷，這兩個區間的動力缺失如何解決呢，高轉速我們可以換個大點的渦 輪，可是低轉速的動力空擋也會同時加大。 很自然的一款無可挑剔的發動機應運而生， TSI 把所有問題解決的更巧妙更能打動人心。

7、TSITSI （渦輪機械增壓發動機）的設計非常巧妙，它實際上是把一個渦輪增壓器（Turbocharger） 和機械增壓器 （Supercharger） 一起裝到一臺發動機里面。 上文我們講到渦輪增 壓發動機在較低和較高轉速時都有一個動力的空擋，為了進一步提高發動機的效率， 增加一個機械增壓裝置，并讓它在低轉速時加大進氣壓力。而渦輪增壓器的尺寸可以 再大一些，去彌補高轉速時的動力空擋，從而達到一個從低到高轉速的全段優異動力 表現。另外，渦輪增壓器由于廢氣渦輪的慣性，會有發動機相應的遲滯現象。而機械增 壓器則是由發動機轉軸直接帶動，能夠隨著發動機轉速變化而迅速且線性地改變轉 速。2005 年，大眾

8、 1.4 升直噴汽油發動機首先搭載了這套系統，它的最大功率達到 了驚人的 170 馬力。（國產 1.8T 發動機的最大功率也才 150 馬力）。 需要注意的是，國產邁騰、速騰等車型最新的 TSI 發動機實際上跟前面說到 的 TSI 并不是一回事， 邁騰 1.8TSI 和即將搭載在速騰身上的 1.4TSI 發動機實際上就 是 TFSI 發動機，它里面并沒有機械增壓器。原因眾說紛紜，有人說是國內的油品不 達標，才導致許多技術都不能順利國產。技術詳解 FSI 發動機燃燒模式理論上， FSI 發動機有至少兩種燃燒模式：分層燃燒和均質燃燒，有人還把均質燃燒 模式細分為均質稀燃模式和均質燃燒模式。從 FS

9、I 所代表的 Fuel Stratified Injectio n 含義上看，分層燃燒應該是 FSI 發動機的精髓與特點，不過也可以理解為它的研發 起點和基礎。分層燃燒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不完全打開，保證進氣管內有一定真空度（可以控制廢氣再循 環和碳罐等裝置）。這時，發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氣門開度相對較大，減少了一部分節流損失。進氣 過程中的關鍵是進氣歧管中安置一個翻板，翻板向上開啟（原理性質，實際機型可能 有所不同）封住下進氣歧管，讓進氣加速通過，

10、與 e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的凹坑內， 噴出的燃油與渦旋進氣結合形成混合氣。 混合氣形成發生在曲軸轉角 40至 50范圍內，如果小于這個范圍，混合氣無法點燃， 若大于，就變成均質狀態了。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。均質稀燃均質稀燃模式混合氣形成時間長，燃燒均勻，通過

11、精確控制噴油，可以達到較低的混 合氣濃度。均質稀燃的點火時間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經濟性。 均質稀燃與分層燃燒的進氣過程相同，油氣混合時間加長，形成均質混合氣。 燃燒發生在整個燃燒室內，對點火時間的要求沒分層燃燒那么嚴格。均質稀燃的空燃 比大于 1。均質燃燒均質燃燒則能充分發揮動態響應好，扭矩和功率高的特點。均質燃燒進氣過程中節氣 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。均質燃燒的噴油、混合氣 形成與燃燒和均質稀燃模式基本一樣。

12、均質燃燒情況下空燃比小于或等于1。小結以上三種燃燒狀態是 FSI 發動機特有的燃燒控制模式， 但其中有些方面還停留在理論 優勢方面。現在奧迪在全球發布的 FSI 發動機還都采用均質燃燒模式，這不是說分層 燃燒不可實現，而只是說分層燃燒實施的成本或時機還不成熟。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，提升燃油品質的成本。沒有了分層燃燒會不會讓FSI發動機的原有優

13、勢蕩然無存？答案是否定的。即使沒有應 用分層燃燒，FSI發動機還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點。FSI發動機采用缸內 直噴，汽油在缸內蒸發產生內部冷卻效果，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，FSI發動機仍能 在提高動力，降低油耗方面有較大的作為。TDI 發動機目錄隱藏噴射技術性能優勢新時代的動力 TDI 柴油發動機寶來 TDI 裝備的大眾集團首創的直噴式渦輪增壓柴油發動機（ TDI ）技術十分先 進，而且采用了多項先進技術，例如泵噴射系統、可調葉片式渦輪增壓器等等都是首 次在國產轎車上應用。噴射技術寶來 TDI

14、 采用了最新的高壓燃油噴射技術 泵噴射系統。 此系統使柴油與空氣 混合更充分，燃燒更徹底；同時采用氧化型催化反應器，大大降低了CO、HC、顆粒的排放，其中 CO2 排放與同排量汽油車比可降低 30%。另外，采用 EGR 系統，大 大降低了 NOx 產生，其排放指標滿足 EU3 標準。泵噴射系統在技術上的突破帶來了柴油轎車理念上的革命，就是柴油轎車的扭 矩、車速和以往相比，有如天壤。寶來 TDI 的最大扭矩可達 240N.m/1900 轉， 1500 轉3000轉寬轉速范圍內的扭矩輸出在 200Nm以上。所以起動、加速性能特別優異， 最高速度與寶來汽油車相差無幾。寶來TDI與寶來1.8T,同樣是

15、“T”魅力的上品之作， 同樣是在各自領域內無與爭鋒的統治者。該系統的噴射壓力高達1920bar，是針對燃燒質量直接取決于燃油噴射進入氣缸 時的絕對壓力這一因素研發的。寶來 TDI 發動機每缸一個泵噴嘴，每個氣缸作功沖程 所需的柴油量被分成預噴射和主噴射兩部分， 主噴射在預噴射開始之后曲軸轉過幾度 之后才進行，它們之間的間隔由一個液壓機構控制。噴射時刻、噴油量以及停噴時刻 都是由一個電磁閥控制的。采用該技術使柴油發動機達到了平穩、高效燃燒的理想狀 態，并降低了燃燒噪聲、降低了尾氣中的氮氧化合物的含量。性能優勢傳統的渦輪增壓器在發動機低轉速時有增壓滯后的缺點， 而寶來 TDI 的采用的可 調葉片式

16、渦輪增壓器，在任何轉速下均可產生所需要的充氣壓力，性能比傳統的渦輪 增壓器大大提高，改善了發動機的適應性，發動機轉速較低時也可以保證大功率的輸 出。由于發動機進氣壓力始終處于最佳狀態， 從而在整個轉速范圍內提高了燃燒效率， 節約了燃油并改善了排放。但是，渦輪增壓發動機對于在擁擠的城市來說，優勢并不明顯，而且會增加維護 費用，所以，在選擇時還是要根據自己的出行特點進行斟酌！高壓共軌柴油機高壓共軌(Common Rail)電噴技術是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元 (ECU) 組成的閉環系統中，將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方 式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管

17、(Rail)，通過公共供油管內的油壓 實現精確控制，使高壓油管壓力 (Pressure) 大小與發動機的轉速無關，可以大幅度減 小柴油機供油壓力隨發動機轉速變化的程度 .目前世界上主要有三大公司在研發和生產柴油機高壓共軌系統，日本電裝、德國 博世和美國福特。共軌系統將燃油壓力產生和燃油噴射分離開來，如果把單體泵柴油 噴射技術比做柴油技術的革命的話，那共軌就可以稱作反叛了，因為它背離了傳統的 柴油系統而近似于順序汽油噴射系統。 共軌系統開辟了降低柴油發動機排放和噪音的 新途徑 。由于其強大的技術潛力， 今天各制造商已經把目光定在了共軌系統第 3 代壓 電式(piezo)共軌系統，壓電執行器代替了

18、電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。 沒有了回油管，在結構上更簡單。壓力從 2002000帕彈性調節。最小噴射量可控 制在0.5mm3，減小了煙度和NOX的排放。日趨嚴重的能源危機，成為全世界內燃機行業關注的焦點，也使柴油機越來越受 到用戶青睞。與汽油機相比柴油機有很多優勢：能減少 20%25% 的 CO2 廢氣排放， 車速較低時的加速性能更有優勢，平均燃油消耗低 25%30% ，能提供更多的駕駛樂 趣。因此，有人大膽對全球汽車產量中柴油機的發展趨勢進行了預測，并按區域劃分 世界汽車產量中的柴油機比例。但是，與汽油機相比，柴油機的排放控制又是一個難 點。為滿足排放標準，柴油機先進的燃油噴射系

19、統 高壓共軌技術成為業內人士 關注的焦點。前些年，高壓共軌技術是外資一統天下，現在這種局面被打破了。排放標準的提升必然推動發動機技術的發展2005年12月30日，北京率先實施國III排放標準。2006年7月31日，上海公 交、出租車行業新車實施國III排放標準。2006年9月1日，廣州開始實施國III排放 標準。今年7月1日全國將全面實施國III排放標準。到 2010年，全國將實施國W排 放標準。排放標準的提升，必然推動發動機技術的發展。對于汽油發動機，由于技術相對 成熟且有后處理，因此滿足目前排放標準難度不大。對于柴油發動機，由于目前大部 分還是機械式燃油系統，且柴油機直噴技術發展歷程較短，

20、因而為滿足排放標準要求 必須重新設計發動機。我國目前大部分采用引進技術來滿足現階段排放標準（國III）, 但也有部分企業在進行自主研發，如中國一汽無錫油泵油嘴研究所、成都威特等。在 更嚴格排放標準要求下，除電控燃油系統外，發動機整機也引進了許多新技術。世界 著名的汽車研發機構 Ricardo 公司推薦在各排放階段的發動機技術要求， 從中可見共 軌系統由于其獨特的優勢，是最具繼承性和可持續發展的燃油噴射系統之一。高壓共軌系統在國外已得到普遍應用 柴油燃油噴射系統從機械控制式發展到電子控制式系統后， 電子噴射系統又經歷 了三次變革，即位置式燃油噴射系統、時間式燃油噴射系統和時間壓力式燃油噴射系 統

21、（共軌系統）。高壓共軌系統實現了壓力建立和噴射過程的分離，從而使控制過程 更具有柔性，能更準確地實現小油量的精確控制，更好地實現多次噴射。自從 1991 年日本電裝公司發表 ECD-U2 高壓共軌系統論文以來，國外燃油系統 制造商紛紛投入巨額資金和人力開發共軌系統。博世公司于 1995 年發表了用于轎車 的高壓共軌系統，采用徑向柱塞轉子式供油泵，噴油器電磁閥采用球閥結構。目前博 世公司共軌系統在歐洲乘用車和輕型車柴油機上已得到普通應用，如德國戴姆勒-奔馳公司C系列轎車、意大利 AlfaRemeo156轎車、德國大眾的奧迪3.3L型V8渦輪 增壓柴油機、美國通用公司與日本五十鈴公司合資生產的 D

22、uramax6600 柴油機及美 國康明斯公司的ISBe3.9L和5.9L全電控柴油機等。德爾福與西門子分別在1998年和 2000 年推出轎車 MultecDCR1400 共軌系統，采用徑向柱塞轉子式供油泵，德爾 福公司的噴油器電磁閥設計在噴油器內，使得噴油器體積更小巧；西門子噴油器采用 壓電執行器，響應時間更短；而日本電裝公司在 1991 年研究開發出的 ECD-U2 第一 代產品，并于 1995 年匹配 Hino 的 J08C 柴油機、五十鈴的 6HK1 柴油機，經過多年 的改進與完善，最新產品已用于轎車的 ECD-U2P 系統。目前，共軌燃油噴射系統應用十分普遍， 博世公司已生產出 2500 萬套共軌系統， 并在江蘇無錫投資建設了技術中心和工廠，實現了本地化生產。長城汽車與博世公司 開發出了高壓共軌柴油發動機，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統 的汽車。我國部分大學、研究所和企業也通過合作或獨立自主研發，取得了各具特色 的研究成果，并有數十項專利公布。因此，我國在電控直噴式柴油機方面已積累了一 定的經驗，但總體來說與國外還存在差距，主要體現在制造工藝和批量生產的質量控 制。此外，國內共軌系統相關配套體系不健全，部分零部件還依靠進口，如單片機芯 片、共