FSI/TSI/TDI技术透析 详解大众发动

liuhuifeng2010

大众集团在中国获得了巨大的成功，每年的销量已经能轻松的达到百万辆的水平，更是在今年达到了超过德国本土的销量。而国内的消费者为什么会一如既往的选择大众品牌的汽车呢，仅仅说他们来中国早是不够的。最重要的还得是大众的技术力量强、销售网络覆盖完善、品牌认知度等多种因素结合在一起，才造就了大众的成功。

　　想想10年前，人们买车基本不太考虑发动机的事情，各种当时先进的技术也只能是一种厂家的宣传手段而已，并不能真正打动消费者。再看看今天，消费者越来越关心科技含量的问题了，这款发动机有什么特殊技术等类似的问题越来越多的出现在媒体的报道中。这次，我们就给大家讲讲大众集团这两年的最新发动机科技，或许可以从一个侧面了解到大众成功的秘诀。
　　FSI 燃油分层喷射发动机
　　FSI这个词汇越来越多的出现在一汽大众车辆的标示上，FSI到底有什么神奇力量呢？FSI是Fuel Stratified Injection的词头缩写，直接翻译为燃油分层喷射，也可以说是缸内直接喷射。该技术的运用使FSI发动机与传统发动机相比拥有更低的油耗、更好的环保和更大的输出功率和扭力。燃油分层喷射技术是发动机稀薄燃烧技术的一种。

传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮轴位置以及发动机各相关数据从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧。空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），传统发动机由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性。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，这是传统发动机很难解决的一个技术问题。
把燃油直接喷射到汽缸中就可以解决这一难题。直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个高压油泵泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁燃油喷嘴。然后通过电脑控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。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。

FSI发动机示意图
　　如上图所示，高压喷油嘴是直接向气缸内喷射燃油的。而传统发动机的喷油嘴则安排在了进气道中。这就是缸内直喷的最明显特征。

采用FSI发动机的大众第六代高尔夫
　　TFSI 涡轮增压燃油分层喷射发动机
　　FSI是给发动机的喷射方式带来了革命，它让一款普通发动机的各种性能都得到了提升，而FSI再往上发展就变得更加容易了。基础打好了，害怕摩天大厦盖不成嘛，TFSI就是一个最好的例子：这个比FSI多出来的T字代表的则是涡轮增压（Turbocharger），而发动机本身也的确是在FSI发动机的基础上增加了一个涡轮增压器。涡轮增压是利用排气的高温高压推动废气涡轮高速转动，在带动进气涡轮压缩进气，提高空气密度，同时电脑控制增大喷油量，配合高密度的进气，因此可以在排量不变的条件下提高发动机工作效率。

　　由于涡轮增压器是靠排气推动的，因此在发动机转速低时涡轮并不工作。但在这个时候涡轮还是转动的，只是排气压力不够，达不到增大进气压力的效果。随着转速的上升（约1500转或以上），排气压力逐渐加大涡轮就进入了正常的工作状态，达到增压的目的和效果。

装载在奥迪上的TFSI发动机
　　但是，当转速接近额定的时候（约5000转或以上），发动机本身的内压超过了排气压力，这时的涡轮同样是不工作的。实际上发动机的一般工作区间正在1500－5000内，所以涡轮增压以它优越的经济性和动力性得到了众多用户的认可。不过怎么说还是有点缺陷，这两个区间的动力缺失如何解决呢，高转速我们可以换个大点的涡轮，可是低转速的动力空挡也会同时加大。很自然的一款无可挑剔的发动机应运而生，TSI把所有问题解决的更巧妙更能打动人心。
　　TSI涡轮机械增压发动机
　　TSI是Twincharger（涡轮增压和机械增压）和Fuel Stratified Injection（燃油分层直喷）三个关键特色的首字母缩写。这是一款双增压的燃油分层直喷发动机。
     TSI发动机是在FSI技术的基础之上，安装了一个涡轮增压器和一个机械增压器，提升动力输出，降低油耗。大众1.4升TSI发动机是全球第一台拥有两个增压装置的汽油直喷发动机。 机械+涡轮+分层直喷=TSI
TSI发动机的设计非常巧妙，它实际上是把一个涡轮增压器(Turbocharger)和机械增压器(Supercharger)一起装到一台发动机里面。上文我们讲到涡轮增压发动机在较低和较高转速时都有一个动力的空挡，为了进一步提高发动机的效率，增加一个机械增压装置，并让它在低转速时加大进气压力。而涡轮增压器的尺寸可以再大一些，去弥补高转速时的动力空挡，从而达到一个从低到高转速的全段优异动力表现。

　　另外，涡轮增压器由于废气涡轮的惯性，会有发动机相应的迟滞现象。而机械增压器则是由发动机转轴直接带动，能够随着发动机转速变化而迅速且线性地改变转速。2005年，大众1.4升直喷汽油发动机首先搭载了这套系统，它的最大功率达到了惊人的170马力。（国产1.8T发动机的最大功率也才150马力）

即将装备国产TSI发动机的全新POLO

最大功率：168匹马力/6000转
　　最大扭矩：240牛米/1750-4500转
　　1.4升TSI发动机的功效可以与一台普通2.3升发动机相比美，但是燃油消耗能够降低近20%。
     因为机械增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果，弥补了涡轮增压系统的延时缺点，所以TSI是一种极高效率的发动机形式，会是动力性与燃油燃油经济性的完美统一。
TSI国产版实为TFSI
　　不过要注意的是，国产迈腾、速腾等车型最新的TSI发动机实际上跟前面说到的TSI并不是一回事，迈腾1.8TSI和即将搭载在速腾身上的1.4TSI发动机实际上就是TFSI发动机，它里面并没有机械增压器。有人说是国内的油品不达标，才导致许多技术都不能顺利国产，但我们还是期待着越来越多的好东西能真正的来到我们身边。

速腾装备的1.4 TSI发动机
● 解析一汽-大众要去掉1.4TSI的机械增压——主要出于使用成本考虑
     上面这段TSI介绍让大家眼前一亮，这么好的发动机形式，为什么一汽-大众要缩水掉机械增压呢？原因很简单：那就是后期使用成本。
     看过上面的TSI介绍，也许您会认为TSI是完美的发动机了，实际不是这样的。TSI发动机中的机械增压系统，由于和发动机输出是硬性连接（注解1）的，也就说只要车启动，机械增压就在向发动机进行压气工作，转速越高机械增压的工作强度越高，一分钟也得不到休息。
     一分钟得不到休息的概念是什么呢？也就是机械增压系统要比涡轮增压更早的达到寿命极限（涡轮增压系统寿命解析见注解2），在涡轮增压系统还在壮年期的4万公里时候，机械增压系统也许就已经进入了暮年，检查和更换成了必须的工作。
     一个机械增压套件少说也得1.5万元，5万公里就更换一次的频率对于国人来说显然是完全不能接受的，外加10万多公里时候又需要换更贵的涡轮增压（4S店报价涡轮本体+工时费1.8万），如果一汽-大众量产了1.4TSI发动机的话，估计也只有极为疯狂的玩家才会青睐这个昂贵的玩具。
     综合上面的成本考虑，于是一汽-大众就把机械增压部分取消掉，仅仅配置了涡轮增压引擎。

注解1/硬性连接：硬性连接就是意味着机械增压的启动适合发动机转速直接关联的，二者之间靠皮带进行连接，从怠速开始就能发挥增压作用，大概接近3000转时候，也就是涡轮增压开始发挥实力的时候，机械增压切断，由涡轮增压接替工作，实现全转速区域的进气增压。
     这个看似很合理的机械与涡轮增压接替工作的示意图，其实在国内也是不合理的，国人2000转行车的观念根深蒂固，有的朋友也许一辈子都很少转速拉过3000转，所以在国内双增压发动机的机械增压部分要比涡轮增压使用率高出许多许多倍，寿命也相应会比涡轮增压缩短很多。
注解2/涡轮增压系统寿命：涡轮增压因为是利用废气来推动前压气叶片的转动，转速达到一定数值之后涡轮增压才会启动产生增压值，这样等于涡轮增压系统在未达到工作转速前可以适当的休息一下，所以它的寿命也就是100%全时工作的机械增压系统要长很多
　　TDI 柴油涡轮直喷发动机
　　上面讲了很多缸内直喷发动机的技术讲解，其实缸内直喷最早的应用还是在柴油发动机上实现的，比如大众引以自豪的TDI涡轮增压柴油发动机。

　　TDI（Turbo Charged Direct Injection）柴油涡轮增压直接喷射式发动机采用了最新的高压燃油喷射技术：泵喷射系统。此系统使柴油与空气混合更充分，燃烧更彻底。泵喷射系统在技术上的突破带来了柴油轿车理念上的革命，就是柴油轿车的动力性能。宝来TDI的最大扭矩可达240N.m/1900转，1500转～3000转宽转速范围内的扭矩输出在200Nm以上。所以起动、加速性能特别优异，最高速度与宝来汽油车相差无几。
　　TDI的燃油喷射压力高达1920bar，是针对燃烧质量直接取决于燃油喷射进入气缸时的绝对压力这一因素研发的。宝来TDI发动机每缸一个泵喷嘴，每个气缸作功冲程所需的柴油量被分成预喷射和主喷射两部分，主喷射在预喷射开始之后曲轴转过几度之后才进行，它们之间的间隔由一个液压机构控制。喷射时刻、喷油量以及停喷时刻都是由电磁阀控制的。采用该技术使柴油发动机达到了平稳、高效燃烧的理想状态，并降低了燃烧噪声、降低了尾气中的氮氧化合物的含量。
　　传统的涡轮增压器在发动机低转速时有增压滞后和动力空挡的缺点，而宝来TDI的采用的可调叶片式涡轮增压器，在任何转速下均可产生所需要的充气压力，性能比传统的涡轮增压器大大提高，改善了发动机的适应性，发动机转速较低时也可以保证大功率的输出。由于发动机进气压力始终处于最佳状态，从而在整个转速范围内提高了燃烧效率，节约了燃油并改善了排放。

Q7 V12 TDI
　　如今柴油发动机也成为了高性能的代表，08年奥迪推出的V12TDI一举成为了世界上最先进的柴油发动机，并被装载在超级跑车R8身上，其各方面的性能与任何一辆其他品牌的超级跑车均在博仲之间。另外Q7 V12 TDI的上市也标志了豪华SUV的新时代。
　　大众集团在华发动机工厂介绍
　　大众一汽发动机（大连）有限公司
　　大众一汽发动机（大连）有限公司总投资额约为15亿人民币，是由大众汽车集团和中国一汽共同兴建的合资企业，其中大众汽车占60％股份，一汽集团占40％的股份。该公司于2004年12月签约，2005年5月奠基，2006年底即开始零批量生产。作为目前国内最先进的发动机生产制造企业，该公司的发动机产品不仅将装备国产车型，也将出口到国际市场。目前大连发动机厂的产能为日产500台，随着产能的不断提高，这个比例将为各占50%。而产能也预计到2010年将达到1200台。
　　目前的大连发动机厂只负责生产TSI发动机，而备受关注的大众DSG双离合变速器生产厂也在这个工厂的旁边开始兴建。也许在不久的将来我们就可以用上国产的DSG变速器了。

大众大连发动机制造的2.0TSI发动机
　　上海大众发动机厂
　　上海大众发动机厂1986年8月成立至今，通过多年积累及滚动发展，业已成为目前国内最大的轿车发动机生产基地之一。发动机厂主要生产上海大众的帕萨特、桑塔纳3000型、普通型桑塔纳、polo和gol轿车上配置的各款大众发动机。目前年产发动机能力达到44.7万台，品种业已由当年投产初期的单一机型迅速扩展到现今的分属德国大众三大系列、四种排量的九种机型的共二十四个变型品种。

上海大众发动机厂制造的1.4TSI发动机
　　上海的发动机厂明年将先期投产1.4TSI发动机为速腾配套，以替换速腾现有的2.0L发动机。据大连发动机厂有关人士介绍，在大连发动机厂的产能满负荷后，上海发动机厂将进一步对原有旧生产线进行全线改造，全部转为生产TSI系列发动机，其中包括1.4TSI和1.6TSI两种机型。

YUEWANG

很好，把TSI国人的误解都说出来了

liuhuifeng2010

O(∩_∩)O~，O(∩_∩)O谢谢

dandanmu

很好的帖子，很详细

xiongfuhai12

很好的帖子。。

hua6

很好的帖子，学习了

路人乙

不错，学习了

hohoaha

一般吧，FSI是燃油直喷的意思吧，大众全球范围内都基本不用分层燃烧了

hohoaha

另外，上海大众已经明确表示了，新POLO不会用TSI发动机

zhangrui342

太高深。不过让我了解了点，发动机的新技术。难道中国的油就那么不如别人的吗，有那么差吗

冬季佳佳

咱们国家在发动机研发和设计上基本上是空白，所有新技术全是人家的，而且咱们国家的数控机床严重落后外国

xxxxxx

莫要悲伤，这也不是一两年就能赶上的，慢慢来吧。

hemo

看了收获良多，正准备多补充点基础知识

白禹

挺好的  值得收藏

McLee2

大众在发动机这块确实做的不错，值得信赖