摘要：更加省油和更加环保的发动机一直是汽车业界孜孜以求的，在能源日益紧张的今天，人类的可持续移动性成为全世界汽车厂家的一个严峻挑战。目前来说，解决之道总体上分3种阶段：首先是尽量提高现有内燃机的燃油效率，接下来是混合动力，最终迎来彻底摆脱石油的氢经济时代。很显然，我们离第三阶段还有很长的道路，混合动力车也还仅仅处于发展的初期。在一方面努力寻求彻底解决之道的同时，全世界的汽车工程师们在提高现有内燃机燃油效率方面也不断有惊喜，FSI直喷式发动机技术显然就是一例。
关键词：汽油直喷技术
汽油直喷技术(FSI)
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。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。
FSI是如何实现稀薄燃烧的
汽油直喷发动机的特点是可采用两种不同的注油模式，即分层注油和均匀注油模式。在部分负荷（油门半开）的情况下，形成所谓的稀薄燃烧，节约燃料；而在满负荷（油门全开）情况下，发动机采用所谓的均匀燃烧，满足动力需要。
部分负荷时（油门半开），进气管半开，分层注油模式，形成稀薄燃烧，节约燃油。
在满负荷（油门全开）情况下，进气管全开，均匀注油模式，形成均匀燃烧，满足动力需要
从结构上讲，汽油直喷发动机和电子喷射发动机是有本质上的区别的。目前一般汽油发动机上所用的汽油电子喷射系统，是将汽油喷入进气支管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室被点燃作功；而汽油直喷发动机，顾名思义，直接喷射，喷油嘴被安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成油气混合雾被点燃作功。简而言之，电子喷射是通过进气管时以电子混合方式先与空气混合再将其喷入气缸引燃，而直喷发动机是直接将油喷入气缸并在冲压过程中行程涡流与空气混合，进而引燃。这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为缸内喷注式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。
谈到FSI发动机，就不得不谈一下其中的第二项技术：燃油分层喷射技术。燃油分层喷射技术是发动机稀燃（即油气混合雾中油占比重少的一种燃烧）技术的一种。大众将这一技术建立在汽油直喷发动机之上，达到更为高效的动力输出和更为节油的效果。通过直喷发动机中电磁喷射器产生可变涡流，使得油气混合雾在燃烧室内外层比例不同，达到缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，空燃比达到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。
汽油直喷技术的利弊
至于优点，设计动力性与经济性兼备这样的一个结构，比起电喷发动机来说，它大大降低进气燃油损失，并且在气缸内直接混合，通过电磁喷射器产生涡流使油气充分混合，并通过电脑可以很直接的在燃烧室内混合油气到最佳比例（14.7:1也称理论空燃比），使得发动机达到理想化的动力油耗平衡。将燃油直接喷射入气缸的FSI发动机相比将燃油喷射至进气歧管的传统发动机，动力性显著提高的同时(约10%)燃油消耗可降低15%。而电喷发动机由于汽油跟空气是在进气管内混合，那么他们只能均匀的混合在一起，但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，这就的理论空燃比很难达到。
至于缺点，这种结构上的改变，从图中我们可以看到，气缸缸盖不再是平的，而多出一个弧面下凹空间来为直接喷射的汽油提供与空气涡流混合的场所，电子喷射系统不复存在，节气门不再有，取而代之的是直接将喷油嘴安装在燃烧室内。既然是将喷油嘴直接安装在了气缸上，必然会对直喷发动机的制作工艺和喷油泵上密封的要求很高，发动机要承受更大的压力，并且需要更高质量的油品（国内FSI需要97号以上汽油，增加燃油分层的TFSI则需要98号汽油）。不然什么油都直接喷进气缸岂不是会让车主成为维修厂的常客？另外因新技术另空燃比不断变化，导致三元催化器已经满足不了尾气净化的需求。简单讲，可变的空燃比导致尾气中各成分比重也在变化，对环境污染有害无益，大众公司采取的做法是将三元催化反应温度提高到650℃以上，把残留的硫引燃再催化，达到净化尾气效果。
综上，汽油直喷发动机通过改变传统发动机结构，最大优化进气混合效率，达到高节油和大功率大扭曲的并存效果。作为第三代发动机，它代表了未来汽油引擎的一个方向，是现今有效而又现实的一项量产技术。
参考文献:
1.《汽油直喷发动机结构与检修》杨庆彪 中国劳动社会保障出版社 2010.7.1
2.《汽车与驾驶维修》杂志2008.4
