环保先锋、动力至尊

TDI、FSI、TFSI究竟在哪些方面具有优势，以至于成为奥迪的看家法宝，就让我细细为您道来。

据悉，奥迪会将在近几年内为旗下的所有车型都装配上TDI、FSI和TFSl发动机，以期望在节能环保的道路上能够领先其他汽车厂商。这对于国内的消费者来说，绝对是一件幸事。看过我们上一期文章的读者一定不会忘记，这些技术在节能减排和动力方面的绝佳统一。不过也有不少的读者来信询问，这些技术为什么能够坐到兼顾动力性和环保?下面，就让我们从技术的角度来解析一番。

燃油直喷技术

要想了解TDI、FSI和TFSI发动机，就先要了解燃油直喷技术。正是有了这项技术，才有了随后的TDI、FSI和TFSI发动机。我们这里讲的燃油直喷技术，实际上指的是汽油直喷技术，因为对于柴油来说，直喷技术一直都是其采用的常规技术。

燃油直喷燃技术的基础应用起源于上个世纪30年代，但随后一直没有得以发展，只是到了上个世纪七八十年代，由于电子技术和其他系统的性能提高，才使这种概念有所作为。开发直喷技术的最初想法是由于在大多数的情况下，发动机的空燃比可以调节到比用化学计算法得出的14.7:1更稀薄的状态，而不会对发动机性能造成负面的影响。然而其局限性却是：稀薄混合气体很难点燃，而且还会随之产生相应的排放物，其主要成分是氮氧化合物(NO_x)，这对于环境的影响非常大。

而在采用直喷技术后，则可以很好地解决上述问题。燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用。这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。而且就像柴油一样，采用较高的压缩比可以提高燃料的效率，仅采用该技术一项就能够将内燃机的燃料效率提高20％。

采用直喷技术的另一个优点是它能够加快油气混合气体的燃烧速度，这使得燃油直喷发动机和传统的发动机相比，可以很好地适应废气再循环工艺。

直喷技术对发动机的排放具有很重要的影响。你可以想象得到，当较少的燃料在一个富氧的环境中燃烧时，HC和CO的产生量肯定会大大减少。当然，这还会产生一个问题，就是氮氧化合物(NO_x)的问题。不过在电子传感器技术飞速提高之后，在发动机系统里设置传感器和EGR系统来监测和控制氮氧化合物(NO_x)，已经成为了众多公司的常规做法。这也让燃油直喷技术迅速成为了国际发动机领域内的先进应用技术。

TDI发动机

相对于直喷技术在汽油机领域内的较晚应用，在柴油机领域内，直喷技术很早就在使用。这也就是为什么奥迪TDI发动机要比FSI和TFSl发动机较早问世的原因。在我们一贯的认识中，柴油发动机似乎总是摆脱不了动力性差、不环保的特性。其实，那种老旧的柴油发动机在欧洲已经是罕有踪迹了。如今奥迪车型所装配的TDI发动机，在动力性和环保型方面所体现出来的完美统一，已经是路人皆知。

TDI(Turbo Charged Direct Injection)发动机翻译过来就是柴油涡轮增压直喷式发动机。早在1976年，奥迪就开始研发柴油直喷系统，1989年，第一款配备TDI发动机的奥迪柴油车正式投放市场。

奥迪TDl发动机与传统的柴油发动机相比较，主要拥有电控缸内直喷、涡轮增压和共轨供油这3项技术，再加上可变涡轮增压值以及可变进气截面积技术，使其成为十足用技术武装起来的柴油发动机。与以往柴油机相比，TDI机型拥有许多优势

1.TDI技术使燃油经由一个高压喷射器直接进入汽缸，因为活塞顶的造型是一个凹陷式的碗型设计，燃油就在汽缸内形成一股螺旋状的混合气，这使空气和燃油混合得更为充分，燃烧更加理想，因此不但提高了功率输出，降低了油耗，同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC颗粒的排放，其中CO₂排放与同排量汽油车相比可降低30％。另外，采用电子排放控制，包括EGR(废气再循环)系统，大大降低了NO_x产生。

2.电控燃油喷射系统带来更大的功率、更少的碳烟排放、更小的噪音和更佳的经济性。在奥迪的TDl发动机上，喷油时间和喷油量都由电脑控制。一体式燃烧室比以前的预燃式燃烧室减少了热量损失，冷启动变得更容易。即使在零下10度，新加热塞设计能使加热周期缩短10s。一体式燃烧室允许更低的压缩比(18.5：1或19.5：1)可以降低发动机的噪音和震动，进而提升耐久性。

3.TDl系统上的可变截面涡轮增压器使增压技术比旧有型号有更快地响应，起效范围更加宽广，同时不会造成排气气压过高的问题。在奥迪TDI发动机中，增压响应被控制在0.25s内，驾驶员根本感觉不到增压时滞的存在。

4.高压共轨喷射系统，它的概念有点类似于汽油机喷射系统，只不过油轨内的压力提高了1000倍。中央油泵把高压油送入油轨，在油轨上对应每缸有相应的电磁阀控制燃油进入喷嘴，高压喷射压力值高达2050bar。

奥迪TDI发动机在环保节能方面的优势十分明显，1989年，一辆改良的奥迪100。TDI以一箱油和平均85.8km/h的速度走完4818km，平均油耗仅为1176L/100km，创造了欧洲纪录。而在如今，奥迪R10勒芒赛车的5.5L全铝V12柴油发动机更是让人们对于柴油发动机的动力性感到瞠目结舌。

FSI合TFSI发动机

谈完了奥迪TDl发动机，再让我们看看奥迪的另一项卓越的发动机技术——FSI技术，一项基于汽油直喷技术的先进发动机技术。

早在柴油发动机的直喷技术在世界上很多地区已经形成标准的时候，汽油发动机直喷技术的发展还处于很初级的阶段。由于共轨高压喷射柴油系统的发明，令柴油发动机在与汽油发动机的较量中一度明显处于领先地位，受此启发，汽油直喷技术也开始得到业界真正的重视。而以奥迪为代表的厂家则吹响了汽油发动机反击的号角 采用第二代燃油直喷技术，汽油发动机高能耗的缺点得到了很好的改善，大大缩小了与柴油机的差距。其实，汽油直喷的概念是由三菱汽车公司最早提出的，不过技术最成熟，应用最普遍的，当然还是奥迪。

所谓FSl，是Fuel Stratified lniection的词头缩写，意指燃油分层喷射是直喷式汽油发动机领域的一项革命性技术。其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。

不过要想让汽油在过稀的环境中燃烧可不是一件容易的事情。因为我们知道从化油器时代的发动机到现在电喷时代的发动机，在混合汽油和空气的时候都有一个14.7：1的理论空燃比。之所以叫做理论空燃比，意思就是说在理论上这样比率的汽油和空气混合物能够刚好充分燃烧，浓度大于这个比率则汽油过量，燃烧不充分，如果低于这个比率则火花塞的点火能量很难点燃混合气。

不过，这只是理论上的数据，事实上无论是化油器发动机还是缸外喷射发动机都无法让气缸里面的混合气均匀达到这个比例。因为电脑只能根据进气量计量所需燃油，然后被喷入进气管内以后只有短暂时间跟空气混合，这样的混合是不可能做到100％均匀的。这就意味着，气缸内某些部位的混合气过浓，某些部位的混合气过稀。过浓部位的混合气自然就会由于汽油燃烧的不完全，而产生一氧化碳和碳氢化合物。

所以，要解决这个问题必须使混合气体偏稀，也就是说空燃比需要高于14.7：1的理论值，这样即能降低废气排放，又能节省燃油。不过前面我们说过，如果空燃比高于14.71那么火花塞的点火能量有限，会导致混合气体不易引燃。FSI技术是怎么解决这一问题的呢?

FSI技术是通过把汽油直接喷注到气缸内完成混合过程的，那么，这样的喷射有什么好处呢?其实，好处是非常明显的。首先，把汽油直接喷注到气缸内的供油方式是分层燃烧的前提。为了获得更高的空燃比(更稀的混合气)，而且还要保证混合气能轻松被点燃，奥迪提出了分层燃烧的概念。

汽油被喷射进气缸以后，在喷油器周围形成了汽油浓度的分层。离喷油器近的地方浓度高，离喷油器远的地方浓度低。再配合活塞顶部的特殊形状，能够把浓度较高区域引向火花塞的电极附近，这样火花塞能够比较容易地引燃这片区域的混合气，待这片区域的混合气燃烧放热后，利用这个能量去引燃空燃比较大的区域的混合气。由于气缸内的混合气浓度不平均，而且能够在火花塞周围形成极易点燃的高浓度区域，所以远离火花塞的地方空燃比可以控制得很高。这样总体空燃比可以提高很多，也就是说，总体混合气浓度可以变得很稀并且不会影响点火性能。

事实上，FSI发动机在整个发动机的一个工作循环当中是分两次喷射的。第一次喷射是在活塞向下运动也就是进气形成的时候进行的，这与普通缸外喷射发动机一样，不过区别在于这次喷射并没有把气缸“喂饱”，而是供给的一个比较稀的混合浓度。当活塞处于压缩行程接近上止点时，喷油器会进行第二次喷射。这次喷射出来的燃油顺着活塞顶部特殊形状的凹槽形成强大的涡流，并且在火花塞附近形成一个较浓的区域，压缩终了以后迅速点火完成做功。这就是整个FSI技术供给燃油的全过程。

有了更稀的混合气，随之而来的当然是经济性的提高和废气排放的减少。由于混合气浓度稀，汽油得以充分燃烧，所以在排量相同的情况下FSI发动机功率更大，油耗更低，而且更环保。不过FSI在环保方面的贡献只能够减少一氧化碳和碳氢化合物的含量，并且一定程度上减少氮氧化物的含量。

之所以不能完全消灭氮氧化物，是因为氮氧化物的形成并不是因为汽油不完全燃烧造成的，而是由于在气缸高温高压的环境内空气中的氧气与氮气发生反应产生的。所以氮氧化物的解决还得依靠EGR废气再循环阀来控制，不过过量的氮氧化物可以通过三元催化反应器得以处理，最后排气中有害气体的含量就很少了，绝大部分都是二氧化碳和水蒸气。

看到这里，我想你应该可以了解FSI技术的工作原理和巨大优势了吧。下面，我们就简单地说一说TFSI发动机。

TFSI发动机是奥迪在FSI发动机的基础上，研发的更为技术领先、节能环保的发动机。与传统汽油发动机相比，TFSI发动机拥有更紧凑的结构，更低的油耗及排放，更强劲的动力输出。

TFSI发动机的涡轮增压系统能够让更多的空气进入汽缸，汽油经新型高压燃油泵和6孔喷油器直接喷入汽缸内与压缩空气混合，带来更理想的油气混合及更高的压缩比，使燃烧过程更充分，动力输出更强劲。

另外，TFSI发动机也采用新一代可变截面技术，使涡轮增压器起效更早、响应更灵敏，扭矩输出平台范围更宽泛。此外，由于涡轮增压器的能量完全来自发动机排气，使得TFSI发动机较非增压发动机及其他增压方式发动机效率更高，在动力性能明显改善的同时，它的燃油消耗亦有较大幅度下降，而且车辆动态响应更迅速，中速加速性能更强。当然，它的先进设计还优化了发动机的振动及噪声，使乘坐者的舒适性得到大幅提高。

TFSI发动机的高效动力输出和低污染排放，为低排量发动机带来了极大的发展潜能。例如不加装净化器即可满足欧V标准，荣获了Ward"s“年度最佳发动机”大奖和“中国心”2006年度十佳发动机大奖的奥迪2.0 TFSI发动机正是FSI技术和涡轮增压结合的成果。据奥迪的工程师介绍，这样的结合能够完全发挥汽油直喷技术的优势，“汽油直喷技术可以给发动机带来更高的效率却不用更多的能耗；而涡轮增压则能使发动机在低转速下保持高扭矩。”这位工程师解释道。也就是说，这样的发动机可以减少驾驶者换挡的次数并且节省燃油。除此之外，此项技术也为未来减少汽车尾气排放方面奠定了基础，使得汽车不用加装尾气净化器就可以符合欧洲V号有害气体排放标准。

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