分层燃烧是什么，有什么好处？

提到分层燃烧估计很多人会想到大众的FSI，其实不光大众有，很多厂家都有这个技术。像丰田的D4-S双喷射技术也可以实现分层燃烧模式。下面就来说说什么是分层燃烧。

想要说清楚分层燃烧就需要了解气缸内混合气的状态，比如普通发动机一个气缸正常工作时进气量是14，喷油量是1，这时气缸内充满了混合比较均匀的混合气，发动机正常运转。如果我想省油，进气量不变，喷油量降低到0.5，这时候气缸内混合气就偏稀，火花塞无法点燃，会熄火。但是我就是想省下这0.5的汽油，怎么办呢？分层燃烧技术就出现了，是这样操作的：我们可以通过一些技术手段来“欺骗”发动机，进气量是14保持不变，喷油时我只喷0.5，但是我通过一定的技术让这0.5的汽油尽可能围绕在火花塞周围，这样的话火花塞周围的混合气不是就变浓了么，一点就着，接着再引燃离火花塞较远的混合气，完美的省下了0.5的油。这就是分层燃烧的大致思路。

其重点就是如何在火花塞周围形成较浓的混合气。大众是依靠进气的漩涡配合活塞顶端的特殊造型来实现的，进气时节气门开度很大（这时候节气门开度由电脑直接控制），这样进气阻力小，气流进入气缸的速度非常快，在进气冲程喷油嘴不喷油，等到压缩冲程活塞开始上行一段距离后喷油嘴开始喷油。像上图描述的内容。

而此时气缸内气流在活塞顶端凹槽内形成漩涡状气流将喷油嘴喷出的大部分汽油都集中在火花塞附近，这样就形成了火花塞附近混合气浓度高，其他地方混合气浓度低的状况，上图中绿色部分代表了较浓的混合气。

然后在点火时火花塞跳火，将其周围较浓的混合气点燃，进而引燃其他区域较稀的混合气。由此可见大众的FSI靠的是精确控制喷油时间和进气涡流来达到分层燃烧的。对油品要求极高，因为油品差纯净度不够燃烧速度会很慢，这样本来混合气整体偏稀，燃烧速度跟不上的话就很容易缺火。这也是为什么国内的EA888阉割了分层燃烧模式，TFSI变成了TSI。

丰田的D4-S则更巧，使用两套喷油装置来实现火花塞周围更浓的混合气：吸气冲程从歧管喷射少量汽油，压缩末端再从缸内直喷喷嘴喷出部分汽油，因为它的喷油嘴紧挨火花塞，所以很容易在火花塞附近产生浓混合气，这样就形成了分层燃烧的条件。

分层燃烧是什么，有什么好处？

分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。分层燃烧模式下节气门不完全打开，保证进气管内有一定真空度（可以控制废气再循环和碳罐等装置）。这时，发动机的扭矩大小取决于喷油量，与进气量和点火提前角关系不大。

分层燃烧模式在进气过程中节气门开度相对较大，减少了一部分节流损失。进气过程中的关键是进气歧管中安置一翻版，翻版向上开启（原理性质，实际机型可能有所不同）封住下进气歧管，让进气加速通过，与ω形活塞顶配合，相成进气涡旋。

分层燃烧时喷油时间在上止点前60°至上止点前45°，喷射时刻对混合气的形成有很大影响，燃油被喷射在活塞顶的凹坑内，喷出的燃油与涡旋进气结合形成混合气。混合气形成发生在曲轴转角40°至50°范围内，如果小于这个范围，混合气无法点燃，若大于，就变成均质状态了。分层燃烧的过量空气系数一般在1.6-3之间。

点火时，只有火花塞周围混合状态较好的气体被点燃，这时周围的新鲜空气以及来自废气再循环的气体形成了很好的隔热保护，减少了缸臂散热，提升了热效率。点火时刻的控制也很重要，它只在压缩过程终了的一个很窄的范围内。

均质稀燃模式混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。 ㊣ 均质稀燃与分层燃烧的进气过程相同，油气混合时间加长，形成均质混合气。燃烧发生在整个燃烧室内，对点火时间的要求没分层燃烧那么严格。均质稀燃的过量空气系数大于1。

均质燃烧则能充分发挥动态响应好，扭矩和功率高的特点。均质燃烧进气过程中节气门位置由油门踏板决定，进气歧管中的翻版位置视不同情况而定。当中等负荷时，翻版依然是关闭的，有利于形成强烈的进气旋流，利于混合气的形成与雾化。当高速大负荷时，翻版打开，增大进气量，让更多的空气参与燃烧。均质燃烧的喷油、混合气形成与燃烧和均质稀燃模式基本一样。均质燃烧情况下过量空气系数小于或等于1。 　以上三种燃烧状态是FSI发动机特有的燃烧控制模式，但其中有些方面还停留在理论优势方面。现在奥迪在全球发布的FSI发动机还都采用均质燃烧模式，这不是说分层燃烧不可实现，而只是说分层燃烧实施的成本或时机还不成熟。主要表现在分层燃烧用稀混合气，提高了缸内温度也提高了氮氧化物这样的有害排放物。对于稀混合气，普通的三元催化器很难把氮氧化物转换干净，那么需要额外的降低氮氧化物的催化转换器，无疑加重了空间和成本的负担。另外，现阶段高硫含量的汽油对此催化器损害很大，因此还有改造炼油设备，提升燃油品质的成本。

没有了分层燃烧会不会让FSI发动机的原有优势荡然无存？答案是否定的。即使没有应用分层燃烧，FSI发动机还有能提升压缩比，降低燃烧残油量的特点。FSI发动机采用缸内直喷，汽油在缸内蒸发产生内部冷却效果，这样就降低了爆震的可能性，可适当提升压缩比。而进气涡旋与气门正时的配合能使没燃烧的残油得到良好的再利用。这样，FSI发动机仍能在提高动力，降低油耗方面有较大的作为。

FSI发动机产生的效果可以从奥迪公司公布的发动机指标看出来。以3.2升FSI和4.2升FSI为例，对比的机型分别是以前的3.0升和4.2升汽油机。功率上，3.2升FSI发动机是257马力，比原机型的218马力提升了39马力，4.2升FSI发动机的350马力比原机型的335马力提升了15马力；在最大扭矩上，是3.2升FSI的330牛米对原机型的290牛米，4.2升FSI的440对原机型的420牛米。