缸内直喷和燃油分层喷射
汽油喷射三种方式
进气管
喷油器
气缸
1
空气
节气门
空气 进气歧管 气门
234
多点喷射
多点喷射好像细嚼慢咽，喷油嘴安装在进气歧管上，空气通 过空滤进入进气歧管，再和喷油嘴喷出的雾化燃油混合，行成均 匀的混合气，通过进气门进入气缸。
优点是燃油混合均匀，燃烧比较充分，而且高速流动的混合 气会对进气门进行主动“打扫”，所以进气门不容易产生积碳。
缺点是燃油在进气歧管里喷射，有些会附着在进气歧管内壁 上，造成燃油浪费。
缸内直喷
进气管
喷油器
气缸
1
空气
节气门
空气 进气歧管 气门
234
缸内直喷
缸内直喷是燃油通过高压喷油嘴直接喷射在气缸里，雾化效 果好，燃油燃烧充分，控制更精准，而且可以实现更大的空燃比。 喷油嘴在压缩冲程中/后段喷射燃油，让空燃比超过18:1，形成稀 薄燃烧甚至是超稀薄燃烧，可以说榨取了每一滴汽油的所有能量， 这样就会让发动机燃烧效率变得更高，更省油。但是，缸内直喷 的喷油嘴安装在气缸内，不会像多点喷射那样对进气门进行清洁， 所以进气门容易产生积碳。
混合喷射
进气管
喷油器
气缸
1
空气
节气门
空气 进气歧管 气门
234
混合喷射
混合喷射其实就是把歧管喷射和缸内直喷一并使用，一般分三种情况。 一，发动机转速一般很低（＜1000转）是歧管喷射，避免了缸内直喷在 稀薄燃烧时氮氧化物和微粒物排放超标； 二，发动机中低转速的时候（1000＜转速＜3500），进气歧管内的喷油 嘴喷射燃油随空气一起进入气缸（吸气冲程），在压缩冲程的时候缸内的喷 油嘴开始喷油，最后行成上浓下薄的油气分层，利于火花塞点燃，这个时候 两者是一起工作的； 三，发动机转速较大的时候（＞3500转），进气歧管喷油嘴停止工作， 只有缸内喷油嘴进行喷油，提供发动机更充足的动力。
发动机新技术FSI
Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
发动机汽油机缸内喷射（FSI)
知识点：1、了解缸内喷射发展过程 2、知道缸内喷射工作模式 3、知道缸内喷射组成
技能点：常用传感器安装位置
FAW
EX 320
空气进气
25 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
Siehe Notizseite
FAW
Ⅲ 通用汽车— SIDI技术
缸内直喷技术发展到今天已历经 三代。第一代称为壁面引导直喷 型，利用缸内空气流动使油气混 合物成层，实现了分层燃烧；第 二代称为按化学计量混合直喷型， 以理论空燃比混合燃料和空气， 实现均质燃烧；而通用的SIDI技 术则属于第三代直喷技术，通过 对发动机内植入智能控制模块， 可根据行车状况由电脑自动控制 稀薄燃烧模式，同时实现分层燃 烧和均质燃烧。
Inhalt
FAW
EX 320
空气进气
进气歧管压力传感器 G71 进起温度传感器 G42 (双传感器)
压力调节阀
进气歧管翻板阀 N316
进气歧管转换真空单元
进气歧管翻板电位计1 G336
26 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
可变式进气歧管位置传感器 G513
进气歧管转换阀 N156
FAW
常见的缸内直喷技术
Ⅰ 梅赛德斯奔驰 —CGI技术 Ⅱ 三菱— GDI技术 Ⅲ 通用汽车— SIDI技术 Ⅳ大众和奥迪— FSI技术 Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
Ⅰ梅赛德斯奔驰— CGI技术
E 200 CGI BlueEFFICIENCY轿车
面对当前地球变暖的情况，在节能引擎科技始终居于领导者地位的梅 赛德斯奔驰提出了〝TrueBlueSolutions〞概念，以象征地球颜色的 蓝色，代表着M-Benz对于现今地球面临的环保问题提出的解决方式， 除了持续追求高性能之外，并兼顾对于地球的环保友善性，强调环保 节能的车辆也因此成为众所瞩目的焦点。
几种发动机燃油喷射技术浅谈
—
面
接和迅速
。
吸 气 的发 动 机 才能
，
可 变进 气 歧 管 配 以 进 气 导 向 阀 门
由
一
台
达到
。
与歧 管 喷射
步 进 电机 来 调 节其位 置
流
，
这 样就 可 以 根据发 动
发 动 机 及 常规 涡轮
机 转速 及 负 荷 情 况 恰 当地 控 制 空 气 的 流 动 和 旋
。
增压 发动机相 比
．
在 该 协 同 动 力 系 统 的智 能 控 制 下
，
可 以 确 保 P A S S A T 领 驭 2 0 F M I 的功率 充 分 运 用 到 驱 动 中
、
而 不 会 过 多 地 浪 费在 不 合 理 工
，
机 械摩擦 或 者 与 风 阻 的抗 争 中
一
。
因 而 车 主 在 感 受 到 更 多操 控 性 的 同 时
，
。
机
械 增 压 优 点 是 发 动 机 启动 运 转就 开 始 介 入
，
起步 加速 有力
，
，
没 有 涡 轮 的工 作 延 迟
。
即时
缺 点 是 通 过 发 动 机 的动 力输 出 来 让 增 压 器 工 作
，
消耗 部 分 发 动 机 动 力
。
两 者 的结
合
，
改 善 了 起 步 加速
也 具 有充 足 的 后 劲
由 电 子 系 统 控 制所 需 的 空 气 流 量
，
，
实现 了 无 节流 变
质调 节
，
提 高 了 充 气效 率
，
从 而 获得 更 高 的 升 功 率
缸内直喷式的汽油机工作原理
缸内直喷式的汽油机工作原理缸内直喷式的汽油机是一种高效的内燃机，它采用了直喷技术，能够更好地控制燃油的喷射和燃烧过程。
这种发动机结构简单，燃油的利用率高，能够在提供足够动力的同时减少尾气排放。
缸内直喷式汽油发动机的工作原理如下：1.压缩行程：在发动机的第一次行程中，活塞从上死点开始向下移动，压缩燃料和空气混合物。
在这里，燃油被喷入燃烧室的底部，然后与空气充分混合。
引入燃油的方式有两种：均质混合和分层注射。
2.点火和燃烧行程：当活塞接近下死点时，点火塞设备会在燃料喷射完成后自动点燃混合气。
点火塞会产生火花，点燃燃料和空气混合物，从而引发爆炸。
爆炸产生的高温和高压推动活塞向下运动，驱使曲轴旋转。
3.排气行程：在活塞运动向上行驶时，废气通过排气门排出。
通过排气管可以将废气导出汽车。
缸内直喷式发动机的特点是可以更好地控制燃油的喷射和燃烧过程，从而提高燃油的利用率和发动机的效率。
这是通过以下几点实现的：1.精确的燃油喷射：缸内直喷式发动机直接将燃油喷射到燃烧室内，而不是喷射到进气歧管。
这种直接喷射的方式可以更精确地控制燃油的喷射量和喷射时间，从而获得更好的燃烧效果。
2.高效的燃烧过程：由于燃油直接喷射到燃烧室内，混合气的温度和密度更高，形成更好的燃烧条件。
这种高温高压的燃烧过程可以提高燃油的利用率，并减少污染物的排放。
3.灵活的喷射方式：缸内直喷式发动机可以根据需要和条件灵活地调整喷射的方式。
根据引擎工作负荷和转速的不同，喷射可以采用均质混合和分层注射两种方式。
均质混合可以获得良好的燃烧效果，而分层注射可以提高低负荷工况下的燃油经济性。
缸内直喷式汽油发动机相比传统的多点喷射发动机具有更高的燃油利用率和更低的尾气排放。
同时，由于直喷系统更加复杂，需要更高的精确度和控制能力，因此缸内直喷式发动机的研发和制造成本也较高。
尽管如此，由于其高效节能和环保的特点，缸内直喷式发动机已经成为了主流的汽车发动机技术。
发动机喷射系统分类
发动机喷射系统分类发动机喷射系统是现代汽车发动机的核心部件之一，它能够将燃料与空气混合后喷入发动机燃烧室，从而产生能量驱动汽车运行。
根据不同的工作原理和结构特点，可以将发动机喷射系统分为以下几类：一、化油器喷射系统化油器喷射系统是早期汽车使用的一种较为简单的喷射系统。
该系统通过化油器将空气和燃料混合后送入发动机燃烧室，从而实现点火爆炸驱动汽车运行。
但由于化油器存在着混合比不稳定、低温启动困难、环保性差等缺点，因此逐渐被电子控制喷油系统所取代。
二、电子控制多点式喷油系统电子控制多点式喷油系统是当前主流的汽车喷射系统之一。
该系统通过电脑控制多个喷油嘴对每个气缸进行精确的燃料供给，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
同时，该系统还具备启动快速、环保性好、燃油经济性高等优点，因此被广泛应用于现代汽车中。
三、直喷式喷油系统直喷式喷油系统是一种新型的高压喷油技术，它将燃料直接喷入发动机燃烧室内，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
该系统具备动力强劲、响应灵敏、燃油经济性高等优点，因此被广泛应用于高端车型中。
四、缸内直喷式喷油系统缸内直喷式喷油系统是一种新型的高压喷油技术，它将燃料直接喷入发动机燃烧室内，并在其中形成一个小型火焰核心，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
该系统具备动力强劲、响应灵敏、燃油经济性高等优点，同时还能够有效降低排放物排放量，因此被广泛应用于新能源汽车中。
五、单体泵嘴式共轨式喷油系统单体泵嘴式共轨式喷油系统是一种新型的高压喷油技术，它将燃料通过高压泵送入共轨中，再通过单体泵嘴对每个气缸进行精确的燃料供给，从而实现更加精准的混合比调节和更高效的能量转换。
该系统具备响应灵敏、燃油经济性高等优点，同时还能够有效降低排放物排放量，因此被广泛应用于柴油发动机中。
六、电化学喷射系统电化学喷射系统是一种新型的高效喷射技术，它将燃料通过电化学反应分解成氢气和二氧化碳，并将其直接注入发动机燃烧室内进行燃烧。
汽车发动机新技术 -燃油系统新技术
第二节 喷系统对比的优点 （1）将系统压力从 150bar 提高到 200bar； （2）改善了燃烧噪音； （3）达到EU-6关于颗粒质量和数量的要求（能将炭烟排放降低10倍）； （4）降低废气排放（尤其是CO2），使之符合当前和将来的排放要 求； （5）降低部分负荷时的燃油消耗（这时使用MPI-喷射比较有利）。
4、双喷射故障现象与诊断分析参照燃油直喷诊断思路。
第二节 燃油系统新技术
一、缸内直喷燃油系统 （3）缸内直接喷射系统常见故障诊断分析 缸内直接喷射系统由低压燃油系统和高压燃油系统组成，在排除燃 油系统故障时首先要通过诊断仪和燃油压力表确保低压供油在4.5～ 5.5bar之间；高压燃油系统压力只能通过诊断仪相关数据块来读取，高 压燃油压力应随发动机转速上升而上升其压力应该在50～200bar之间变 化（具体每个车型燃油压力标准请参照相关维修手册）。
一、缸内直喷燃油系统 （2）缸内直接喷射系统工作模式 1）分层燃烧 a.混合气形成工况
第二节 燃油系统新技术
一、缸内直喷燃油系统 （2）缸内直接喷射系统工作模式 1）分层燃烧 a.燃烧工况
第二节 燃油系统新技术
一、缸内直喷燃油系统
（2）缸内直接喷射系统工作模式 2）均质模式 即在所有工况下都采用均匀混合气，燃油与空气的混合发生在进 气行程中，这样燃油和空气就有了更充足的时间来混合，并且可以利 用空气的流动旋转的涡流来击碎燃油颗粒，使之混合更加充分。
汽车发动机新技术
——冷却系统
——燃油系统新技 术
主讲人：
课时
第二节 燃油系统新技术
传统的汽油发动机是通过控制单元采集凸轮位置以及发动机各相 关工况从而控制喷油器将汽油喷入进气歧管。但由于喷油器离燃烧室有 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，所以希望喷油器能够直接将燃油 喷入汽缸。先进的缸内直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油 技术，通过一个活塞泵提供所需的100～120bar的燃油压力，将汽油提 供给位于汽缸内的电磁喷射器。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，其控制的精确度已达毫米级。
缸内直喷技术
2、汽车发动机新技术---缸内直喷式
近年来，当代汽车汽车飞速发展，汽车新技术不断涌现和应用，带动汽车性能不断改善。下面就现代缸内直喷式汽油机进行简单介绍。
汽油机的发展经历了100多年的漫长历史，其中具有里程碑意义的发展阶段无不是以油气混合方式和机理的变迁为标志的。
早期的化油器式汽油机依靠化油器喉口气流流速增加所产生的真空度将汽油吸出被高速进气空气流雾化以及汽油油滴本身的蒸发而与空气形成可燃混合汽。油气混合比(空燃比=进气空气质量/燃油质量)取决于化油器喉口的设计和量孔直径，负荷的调节是由节气门的开度来调节进入汽缸的油气混合汽量来实现的，因此属于混合汽外部形成的量调节方式，且没有任何反馈控制。由于汽油-空气混合汽能在相当宽的空燃比范围内点燃，这种不太精确的控制对早期汽油机的正常运行并不存在什么问题。
既然油气混合物能有如此惊人的杀伤力，那在汽车上引入显然也会获得更高的动力和更省油的表现。根据云爆弹原理，大众为高压泵设计了一个非常精巧的结构，通过进气阀的凸轮轴来为油泵提供动力，这样很好的解决了油泵和进气阀之间的正时问题，也提高了燃油效率；同时作为一个纯机械的结构，这个高压泵具备了非常高的可靠性，大众（博世）甚至还设计了一个内部保护回路防止油压过高。可惜的是，大众和博世的设计尽管确保了机械自身的可靠性，但高压燃油轨(Rail)里的高压燃料是无法保护的，为了保证发动机运转的顺畅性，燃油轨中必须保持一定的压力。这个在平时是没有问题的，问题就出在了碰撞上。当发动机受到巨大的外力撞击时，位于发动机前部的高压共轨喷射系统就成了发动机首先受到撞击的部分。
解析奥迪TFSI和FSI技术
新款3.0 TFSI：高科技V6机械增压发动机3.0 TFSI两项尖端技术——汽油直喷和机械增压的完美结合。
动。
也就是从那时起，奥迪涡轮增压发动机开始在市场上取得成功，引起巨大轰动。
采用多楔带驱动，因此可以在发动机怠速启动时提供强大的牵引力。
3.0 TFSI转/分钟的低转速情况下也可以获得420牛•米的峰值扭矩，并且能够一直持续到4850转/分钟。
自然吸气式发动机。
3.0 TFSI6500转/分钟，并且在4850转/分就可以达到额定输出功率213千瓦（290匹马力）。
燃油效率最高分3.0TFSI发动机完全可以当之无愧地获得燃油效率的最高分。
其强大的牵引力可以配合使用更大范围的变速箱传动比，使本已卓尔不群的燃油效率得到进一步提升。
其实，这款3.0 TFSI准。
通过增压器的空气密度很低，转子几乎是自由转动，这样所需的驱动力微乎其微。
新款3.0 TFSI转/分钟，叶片与壳体的间隙仅有千分之几毫米。
转子每小时可以传送1000公斤气流。
集成安装的两个铝制的水冷式中冷器分别连接在一个独立冷却回路上，经过其中的被压缩的热空气将再次冷却，从而提高了进入燃烧室空气的含氧量。
这一系列措施使机械增压器的噪音降到最低。
强化的曲轴箱相关部件间的摩擦阻力。
两个进气凸轮轴相位调整范围达到42度曲轴转角。
从而在进气道内形成更利于油气混合的进气涡流。
喷射燃油系统是一项全新的设计，共轨喷射系统所带的六孔燃油喷嘴以150巴的高压将燃油直接喷射进燃烧室。
燃油喷嘴的出色响应能力可以使其在每个压缩行程进行多达3次的燃油喷注，从而优化了燃烧过程，进一步提升了新款3.0 TFSIFSI：燃油直喷技术在能源不断稀缺的今天，谁能让发动机减少耗能的同时又发挥更强的动力，谁就将赢得未来更大的市场。
FSI油直喷技术，并引领了汽油发动机的发展趋势。
当驾驶者开车行驶在路上时，最深切的体会就是减少了换档的次数，操控更轻松，而15％，是FSI的各项技术不断改进的综合成果。
第三章缸内直接喷射技术
• (2)压电直喷技术 • 目前的缸内直喷发动机都存在分段控制模式—— 低转速时使用分段多次喷射燃烧,高转速下不使用。
–主要原因是目前的喷油器都是螺旋线圈电磁控制式的, 在高转速状态下,喷油时间要求极短,喷油器响应速度 并不适合太高转速。
• 因此,奔驰开发了压电触发的喷油器。
–利用活塞在压缩行程的压力,通过压力变形下的微弱电 信号,经过放大电路放大后控制阀门开闭。压电喷油器 百万分之一秒的反应时间,使喷油器基本的多点分层喷 射成为可能,在每次压缩的短时间内,再分为多次喷射, 特别是高转速下,也同样有分段喷射,从而得到更理想 的稀薄燃烧,这对提高发动机燃烧效率是至关重要的。
8
• 3.缸内直接喷射技术的问题 • 缸内直接喷射技术存在的一个主要问题是废气后 续处理。在分层充气模式和均质稀薄充气模式中, 传统的闭环三元催化转化器不能快速地将燃烧过 程中产生的氮氧化物转换成氮气。
–开发了氮氧化物存储式催化转化器后,才使得排放废气 符合欧Ⅳ废气排放标准。在该系统中,氮氧化物被暂时 地储存在转换器中,然后系统性地转换成氮气。
21
• (1)燃油供给与喷射系统
–CGI发动机上使用的高压压电喷油器,采用几微米宽锥 状环形喷孔, 塑造一个稳定的、非常理想的从浓到稀 的喷雾效果。在喷射时,还可以吸收周边紊乱的空气颗 粒,进入燃油喷射的层与层之间,形成一个理想的点火 前状态。 –CGI发动机还包括高压燃油泵以及后面的燃油导轨以及 其中的燃油压力调节阀,它们为系统提供稳定的燃油。 在燃油导轨中,峰值燃油压力可以达到20MPa,约是普通 电喷汽油发动机的70倍,比一些其他缸内直喷发动机也 高得多,这样做的目的就是为了分层喷射时有理想的喷 雾效果,在高转速下有足够量的汽油供给。而且由于在 喷射瞬间,导轨内的压力不可避免会出现瞬间下降,高 压也会让这种瞬间压力变化减小,喷射也就更加精确无 误。
缸内直喷式汽油机工作
起动性能好，能实现分层燃烧。
7
2、顶面弯曲活塞—引导空气产生进气涡流 和挤压高速旋转涡流，以便形成理想地分层 燃烧的可燃混合气。旋转涡流为“正向涡 流”，与传统的“逆向涡流”方向相反，有 利于混合气按浓稀方式层状分布，进行分层
高频、量化控制方式。
13
喷油器可小型化，又缩短了“无效喷射 时间”，开启速度快，响应性好，计量 准确。所谓“无效喷射时间”—是因为 电磁线圈有一定的阻抗，故开启时间较 Tr管导通时间迟后，该时间无燃油喷出， 故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度并不
吻合，故而需要改善。
14
为此，喷油 器的检测方 式，应使用 专门的仪器 （MVT-2诊 断仪），以 防触电和逆 变电源过载。
控制燃烧过程。
传统式的电控喷射系统，因燃油质量的制约，压 缩比已难突破10：1的大关，还需要使用辛烷值 97#的汽油。而直喷式汽油机却能突破这个界限 值，使压缩比提高到12~13：1。且对汽油的辛烷
值无过高要求。究其原因如下：
（1）因吸入的空气量大幅度增加，进气冷却效 果较好。因而，使对“爆燃”的抑制作用也加大。
器可小型化。
34
5、供油压力和喷油压力可变—其正常 油压值为：低压为300Kpa；高压为
5Mpa。当冷车起动时，为改善冷起动 性能和热起性能，50s秒内低压升高为
600Kpa；高压升高为10Mpa。
35
6、为废气涡轮增压式缸内喷射汽油 机，充气效率将进一步提高，动力
性、经济性和净化性明显提高。
36
4
3、我国上海大众和一汽大众己引进生产了“斯 克达-明锐”（SKODA-Octavia-1.8T-FSI）和 “迈腾”（Magotan-1.8T-FSI）缸内直喷式汽油 机乘用车，己经投入市场。随着汽车保有量和排 放污染物的骤增，以及社会环保法规要求的提升， 缸内直喷式汽油机将成为今后“时代的宠儿”。
习题册参考答案-《汽车电子控制装置(第三版)习题册》-A07-0784
2
课题 1-2
燃油供给系统的组成及检修
一、填空题（将正确答案填写在横线上） 1、滤清器 压力调节器 喷油器 喷油器 2、向发动机供给各种工况下所需要的 3、长 宽 多 二、判断题（对的打“√”，错的打“×”） 1、√ 2、× 3、√ 4、√ 5、√ 三、选择题 1、B 2、C 3、A 4、B 四、问答题 答：汽油泵工作时，电动机内部充满燃油，没有氧气存在，不会引起燃烧。即使 油箱没有汽油，空气也无法进入充满油气的油路内，因此不会有电刷产生火花而 引起爆炸的危险。
3
课题 1-3 电子控制系统的组成及控制原理
一、填空题（将正确答案填写在横线上） 1、传感器 电控单元（ECU） 执行器 2、电磁式 霍尔式 光电式 3、信号发生器 信号盘 4、氧含量 ECU 喷油量进行修正 5、共振型爆震传感器 非共振型爆震传感器 6、由感应线圈 伸缩杆 永久磁铁 二、判断题（对的打“√”，错的打“×”） 1、√ 2、× 3、× 4、√ 5、× 6、× 7、√ 三、选择题 1、A 2、B 3、D 4、A 5、B 6、C 7、D 8、B 四、问答题 1、答：是由传感器采集发动机的工况信号，根据采集到的各种传感器的信号， 由 ECU 进行综合分析和处理，确定最佳喷油量、最佳喷油时刻，使发动机获得 最佳空燃比。 2、答：点火开关信号是用来判断点火开关是否处于点火状态。当点开关处于“ON” 位置时，ECU 将会控制怠速步进电机进入预定位置；接通燃油泵断电器电路； 根据进气歧管压力、大气压力和进气温度传感器的信号，确定基本喷油量；根据 各传感器信号，修正喷油时间和点火时刻等；
13
课题八 柴油发动机电子控制系统 一、填空题（将正确答案填写在横线上） 1、位置控制方式 时间控制式 时间-压力控制式 电控高压共轨系统 2、电子控制单元 ECU 执行器 3、喷油定时 喷油压力 4、发动机转速信号 加速踏板位置 5、凸轮压油 电磁阀时间控制 6、燃油供给系统 电子控制系统 电子控制油压系统 电子控制喷油系统 7、高压燃油入口接头 共轨油压传感器 限压阀 流量限制阀 共轨组件 8、流量限制器 9、喷油量控制 喷油时间控制 喷油压力控制 二、判断题（对的打“√”，错的打“×”） 1、√ 2、× 3、√ 4、√ 5、√ 6、√ 三、选择题 1、A 2、B 3、C 4、A 5、B 6、A 7、A 8、B 四、名词解释 1、时间控制——时间控制式柴油喷射系统喷油结束时间由高速电磁阀控制，因 为高速电磁阀开关动作响应速度很快（可达 0.25ms），所以控制喷油结束时刻 就可控制喷油量，喷油结束时刻越晚，喷油量越大；反之就越小，故称“时间控 制”。 2、多次喷射——是将第一个工作循环中的喷油过程分成几段进行，每段喷油都 相互独立，目的是控制燃烧速率。 五、问答题 1、答：喷油量的控制、喷油正时控制、喷油压力控制、喷油速率控制、进气控 制、增压控制、排放控制、巡航控制、故障诊断和失效保护等。 2、答： 有控制喷油量、控制喷油压力、控制喷油速率、控制喷油时间和控制喷 射方式等。
简述发动机缸内喷射的优缺点
发动机缸内喷射技术是指将燃油直接喷射到气缸内，与进气混合的一种技术。
以下是这种技术的优缺点：
优点：
1. 燃油效率高：缸内直喷技术可以将燃油精准地喷入气缸内，与进气混合更加均匀，提高了燃油的燃烧效率，从而提高了燃油的经济性。
2. 动力性强：缸内直喷技术可以更好地控制燃油的喷射时间和喷射量，使得发动机能够在低转速下产生更大的扭矩，提高了发动机的动力性。
3. 排放控制效果好：缸内直喷技术可以通过精确控制燃油的喷射量和喷射时间来优化燃油的燃烧过程，从而减少废气的排放，提高了发动机的排放性能。
缺点：
1. 成本高：缸内直喷技术的技术含量较高，相关的零部件和控制系统也比较复杂，因此成本较高。
2. 对燃油品质要求高：缸内直喷技术需要使用高品质的燃油，如果燃油品质不佳，可能会导致发动机故障或性能下降。
3. 维护成本高：由于缸内直喷技术的零部件和控制系统比较复杂，因此维护成本较高。
总的来说，缸内直喷技术具有较高的燃油效率和动力性，但同时也存在成本高、对燃油品质要求高、维护成本高等缺点。
在实际使用中需要根据具体情况进行选择和应用。
高压缸内直喷发动机燃油喷射系统综述
控 制 脉 宽 实 现 通 断 。 通 电 时 电 磁 阀 开 启 ．高 压 燃 油 通 过 阀 球 前 的 针 孔 板 ，直 接 喷 人 燃 烧 室 。 它 的 阀 球 与 针 阀 、 阀 座 与 接 杆 都 是 激 光 焊 接 。 与 普 通 喷 油 器 的 ０２ ０４ＭＰ 相 比 ， 直 喷 喷 油 器 的 工 作 压 力 可 达 ．－ ． ａ １ ￣ ０ＭＰ 。 喷 油 器 剖 面 图 见 图 ３。 ０ ２ ａ ２ 高压 油 泵 ） 高 压 油 泵 通 过 凸 轮 轴 上 附 加 的 凸 轮 来 驱 动 活 塞 ，有 两 个 液 压 连 接 装 置 ： 低 压 进 油 口 和 高 压 油 管 口 ，其 结 构 见 图 ４。
修 改 稿 收 稿 日期 ： ２ １ ０ —１ ０１ － ９ ５
作 者 简 介 ：邵 杰 （９ ９ ，男 ，工 程 硕 士 ，高 级 工 程 师 ，长 期从 事 汽 车发 电机 、起 动 机 、冷 却 风 扇 、摇 窗 机 等 的 研 究 开 １ ６ －） 发 ，现 负责 发 动 机 电喷 系 统 的供 应 商 开 发 与 质 量 管 理工 作 。
ｄｅ ｅｌ ｐｉ ｇ ｒ ｎｄ ｖ ｏ ｎ ｔｅ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｉｅ ｕ ｌｉｊｃｉｎ ｓｓｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｇｎ ；ｆｅ ｎｅ ｔ ｙｔｍ；ｆｅ ｎｅ ｔｒ ｉｈ ｐ ｅｓ ｒ ｕ ｌｐ ｍｐ ｏ ｕ ｌｉｊｃｏ；ｈｇ ｒｓｕ ｅ ｆｅ ｕ
１ 燃 油 喷 射 系 统 概 述
混 合 气
传统 的燃油 喷射 器 将 燃 油 以 雾 状 喷 人 进 气歧 管 内 ，与空气 混 合 ， 在 进 气 行 程 中 被 吸 进 气 缸 ， 如
图 ｌ 示 。 而 缸 内 汽 所 油 直 喷 （ ａ ｏ ｉ ｅ Ｄｉ Ｇ ｓｌ － ｎ
汽车新技术第一章汽车发动机新技术
（4）压缩比高达12甚至更高，提高了发动机的抗爆性，与同排量的普通 发动机相比功率和扭矩都提高了10%左右。
（5）缸内直喷发动机在中、小负荷工况时采用分层燃烧模式，燃油浓度 呈梯度分布，即在缸壁附近分布的大部分是空气，有效防止将热量传递给缸 体水套，提高了燃烧的热效率。
（6）缸内直喷发动机可以精确控制每个循环的空气与燃油比例，结合分 层燃烧直接启动技术，可以降低冷启动时的HC排放，瞬态响应好。
（7）缸内直喷发动机采用质调节，根据各缸的实际需求进行燃油喷射， 可减少各缸之间的差异，提高各缸均匀性。与进气道喷射（PFI）汽油机相 比，缸内直喷发动机的各缸均匀性可以控制在3%以内。
1.缺点 （1）采用缸内直喷的供油系统除了在研发过程中必须花费更多成本外， 与传统电喷发动机相比还需要更加频繁地更换火花塞等零部件。 （2）对燃油质量要求比较高，需要使用较高牌号的燃油，无形中增加了 用车成本。 （3）缸内直喷发动机比传统电喷发动机更容易产生积碳，需要使用价格 昂贵的缸内直喷发动机专用添加剂来解决积碳问题。
一、汽油机双独立可变气门正时技术的作用及工作原理
汽油机双独立可变气门正时系统由电磁阀（OCV）和可变凸轮轴相位调 节器（VCT）组成，通过调节发动机凸轮相位，使进气量和排气量都可随发 动机转速的变化而改变，从而达到最佳燃烧效率，提高燃油经济性。
FSI发动机技术是基于缸内直喷式发动机的一种技术。与常规的进气道喷 射式发动机相比，FSI发动机将燃油直接喷入燃烧室，由于喷雾的汽化冷却 作用，优化了充气效率，实现了汽油机的质调节，不再需要节气门，大大降 低了进气损失。分层燃烧减少了发动机的传热损失，从而增大了满负荷的输 出功率，并降低了部分负荷的燃油消耗。FSI发动机能够降低泵吸损失，在 低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转化器以便有效净化处理排放气 体。
缸内直喷技术
缸内直喷技术缸内直喷（GDI），就是直接将燃油喷入气缸内与进气混合的技术。
优点是油耗量低，升功率大，压缩比高达12，与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%。
它的劣势是零组件复杂，而且价格通常要贵。
缸内喷注式汽油发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，普通电喷汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃作功；而缸内直喷式汽油发动机顾名思义是在汽缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，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混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为缸内直喷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。
喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。
同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。
因此有人认为缸内直喷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。
缸内直喷式汽油发动机的优点是油耗量低，升功率大。
空燃比达到40:1(一般汽油发动机的空燃比是14.7:1)，也就是人们所说的“稀燃”。
汽车缸内直喷技术Gasoline Direct Injection（GDI）在不同汽车品牌中各自有着不同的学名，比如奔驰CGI/ BlueDIRECT、宝马HPI、奥迪TFSI、大众TSI、通用SIDI、福特EcoBoost、丰田D4、本田Earth Dreams Technology （地球梦）、尼桑DIG、马自达SKYACTIV（创驰蓝天）、现代GDI等在近来各厂采用的发动机科技中，最炙手可热的技术非缸内直喷莫属。
这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含VAG、BMW、Mercedes-Benz、GM以及Toyota(Lexus)车系上。
缸内直喷技术
GDI发动机的喷油压力一般在 10-15MPa左右,以保证燃油雾化质量及合适的贯穿距离。高压油泵一般由安装 在进气凸轮轴上的 4山凸轮驱动,升程在 2.5-4mm之间,升程对高压油泵的选择十分重要,直接影响着冷起动时直 喷系统的建压时间,升程需根据发动机性能需求、滚轮挺柱寿命、驱动凸轮型线及制造工艺等因素综合设计,一般 3.5mm左右的升程即可满足使用需求。
直喷发动机燃油和空气混合主要有三种方式,即喷射引导、壁面引导和气流引导,具体见图中a、b、c所示。 发动机的喷油器设计在缸盖顶部,火花塞设计在发动机的侧面,此种方式称为喷射式引导,在火花塞周围易形成较 浓的混合气,这种布置方式比较适合于分层稀薄燃烧,具有较好的燃油经济性。壁面引导方式是喷油器侧置,火花 塞顶置,通过活塞顶部的特殊形状引导油束运动并与空气混合,此种方式可以在火花塞周围形成较大面积的可燃区 域。气流引导方式同样采用喷油器侧置、火花塞顶置的形式,利用进气时形成的滚流强化油气混合。壁面引导方式 和气流引导方式结构形式相似,多用于均质燃烧模式,可以由传统的 PFI发动机转化而来,可以实现与 PFI发动机 共用燃烧室及缸盖毛坯,是直喷系统的核心部件,喷油器在燃烧室内的布置方式、喷嘴结构形式、油束的喷雾形状都直接影响燃 油的雾化、油气混合及燃烧过程,最后影响发动机的性能。另外喷油器喷嘴置于燃烧室内,受燃油品质量影响较大。 如果燃油的油品质不好,燃烧不充分,极易生成积碳并堵塞喷嘴,影响喷雾质量及喷油器自身的寿命。
缸内直喷发动机的活塞顶面形状对燃烧室内气流的运动及混合气的形成有很大的影响,因此缸内直喷发动机都 将活塞作为关键部件进行重点的设计和开发。无论是壁面引导、气流引导还是喷射引导,都需要特殊的活塞顶面凹 坑相适应,从而达到较为理想的油气混合效果,形成油气浓度的均质分布或梯度分布,保证燃烧的顺利进行。
TSI、FSI和TFSI有什么区别？
TSI、FSI和TFSI有什么区别？
FSIFSI是英文Fuel Stratified Injection的缩写，是指缸内直喷发动机，采用燃油分层燃烧技术。
所谓分层喷射是建立在直喷技术上的，简而言之就是在进气行程时先喷一次油，这时候形成的混合气很稀薄（25:1），火花塞是无法点燃的，所以压缩行程时再喷一次油，这时候的混合器较浓（12:1），可以点燃，浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。
在国内由于油品质量的原因，FSI只是代表缸内直喷。
FSI发动机优点：首先降低了发动机的热损失，提高了燃油经济性，其次发动机重量减轻，在节省燃油的同时降低了制作成本。
TSITSI
为英文Twincharged Stratified Injection的缩写，是指双增压燃油分层喷射。
机械增压是利用发动机本身的动力对空气进行压缩，而涡轮增压则是利用排气系统中的废气能量来驱动涡轮。
涡轮增压在发动机转速低时响应较慢，存在迟滞现象，而机械增压在发动机转速高时消耗较多的发动机动力，所以使用双增压就可以优势互补。
注意：国产的上海大众和一汽大众TSI去掉了机械增压和燃油分层喷射，只有涡轮增压加缸内直喷发动机。
TSI发动机优点：动力损耗小，可以使小排量的车型获得较大动力。
TFSITFSI是英文Turbo Fuel Stratified Injection的缩写，也就是带涡轮增压（T)的FSI发动机，可与TSI相比少了机械增压。
不过在国内TFSI与TSI
都是只有两项技术，一是涡轮增压，二是缸内直喷。
但是奥迪一般为了突出比大众高端，都会在调教上略微提高几千瓦功率，造成不一样的假象。
直喷式燃烧室和分隔式燃烧室有什么特点？
直喷式燃烧室和分隔式燃烧室有什么特点？
①直接喷射式燃烧室⼜称统⼀式，是由凹形活塞顶与缸盖底⾯所包围的单⼀内腔构成，⼏乎所有容积都在活塞顶⾯上（北京旅游租车）。
这种燃烧室配⽤孔式喷油器，将柴油直接喷射到燃烧室中，借助喷射油注和燃烧室形状的配合以及燃烧室内空⽓涡流运动，迅速形成可燃混合⽓。
常见的直接喷射式燃烧室结构形式有ω形、球形和U形燃烧室。
②分隔式燃烧室被分隔成两部分，⼀部分位于汽缸盖底⾯与活塞顶之间，称为主燃烧室;另⼀部分在汽缸盖内，称为辅助燃烧室。
⼆者之间由⼀个或多个通道相通。
常见的分隔式燃烧室有涡流室式和预燃室式两种。
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缸内直喷技术和燃油分层燃烧技术的关系很多人都知道，分层燃烧技术和缸内直喷技术一直是相关联的。
那是不是说缸内直喷就必须采用分层燃烧呢？还是说分层燃烧必须采用缸内直喷？其实都不是，分层燃烧的真正目的是可以实现较稀混合气的点燃，而设计缸内直喷的主要目的则是为了实现稀薄燃烧，因此二者走到了一起。
而发动机的稀薄燃烧技术是为了让混合气更加充分燃烧，达到减低油耗和排放的目的。
那么分层燃烧实际上就成了这一技术的手段，而相辅相成的，要实现分层燃烧，必须基于缸内直喷，对于缸外喷射的发动机，是无法实现分层燃烧的。
稀薄燃烧的目的是为了省油，而省油说起来会很简单，少喷油不就行了嘛！但是少到什么程度才合适，才能在保障动力性能不受太大影响的前提下，实现燃烧效率的最优化呢？我们知道燃油和空气的混合比是14.7：1，当混合气体的浓度比超过理论空然比，我们假设达到了25：1，这时油的浓度很低，会很难点燃，光靠提高点火能量还是不够的。
但是我们设想一下，如果此时在火花塞附近的燃油浓度较高，能达到理论空燃比的燃油浓度，那么此时这团较浓的混合气是很容易被点燃的。
而如果用这个较浓的混合气去点燃其他的混合气，显然也是很容易的，这就是分层燃烧。
如果采用分层燃烧，就可以实现在很低的燃油浓度下，实现发动机的正常运转。
而从上面的分析我们可以看出，实现分层燃烧的前提就是气缸内的混合气体不均匀化，只在靠近火花塞的区域内达到或超过理论空燃比值。
可能这样说会有点难理解，那么我们打个比方。
在一个玻璃杯中装满水，假设杯子是气缸，水就是被吸入的空气，如果这时滴入几滴墨水到水里，我们可以很清楚的看到，墨水还没来得及被水稀释，杯口处的水已经慢慢变色，但杯底部却还是没有受到影响，依然清澈。
发动机的分层燃烧，其实就和这很相似。
杯中的清水是在进气行程中吸入的新鲜口空气，墨水就是燃油。
如果是采用缸外喷射的发动机，燃油喷射在进气歧管里，我们看看会是怎样的情况。
我们知道喷油和进气是同在吸气行程内完成的，在进气门打开活塞向下运动时，缸内会形成一个很大的负压，油气混合物这时被吸进来后会在缸内形成很多涡流，这些涡流会使燃油和空气得到充分的混合，也就是说进入气缸的混合气已经经过了较充分的混合，点燃这种已经充分混合的稀薄混合气就会变得非常困难，因为它们无法实现分层，自然也有无所谓分层燃烧了。
继续用上面打的那个比方，就等于我们已经将墨水滴入自来水管中，这样杯子接到的水就已经是被均匀染色的了。
所以我们现在知道，只有缸内喷射，才能实现分层燃烧。
显然只有实现分层，才能悠所谓的分层燃烧。
在达到这个目的的设计当中，目前主要分为两大阵营，一个是日本三菱的GDI，另一个是大众的FSI。
虽然这两家都是达到同样的分层燃烧的目的，但是在手法上有区别。
日本三菱的GDI是最早的缸内直喷汽油发动机，其实无论是GDI还是FSI，或者其他的缸内直喷稀燃发动机，它们的设计理念就是想借鉴柴油发动机节油的先天优势，来实现对汽油机的优化，所以他们在结构上有一定的相似点。
柴油机是缸内喷射，这些发动机也是，柴油机的压缩比很高，这些发动机的压缩比也相对较高，一般都在12：1左右，但是，在这种压缩比下，还是不可能实现压燃，而且，汽油
这种燃料的稳定性要比柴油差很远，注定不能压燃，还是要依靠火花塞来点燃。
所以稀燃技术就成为这类直喷发动机的独门秘笈，以提高燃烧效率来实现节油环保的目的。
那么这两者技术是如何实现混合气在气缸内分层的呢？GDI采用的是真正的直接喷射，设计师将喷油嘴布置在气缸顶部离火花塞和进气门都很近的地方，在发动机进气行程中，它也会喷油，但是喷油量非常的少，在活塞向下运动到底部再向上进行压缩时，气缸内的空气已经得到完全混合，这就如同缸外喷射的道理。
但这时的混合气是不能被点燃的，因为浓度实在是太低了，预先达到这种浓度，只是为第二次喷油点燃缸内气体，并充分燃烧做准备。
当活塞即将到达上顶点，喷油嘴开始第二次喷油，因为喷出的燃油是漏斗形，越是靠近喷油嘴的地方，浓度就越高，而火花塞离喷油嘴很近，显然，此时在火花塞附近的燃油浓度是很高的，比其他部位的混合气要高，从而实现了不同区域出现不同浓度的混合气，也就是所谓分层。
现在就好办了，火花塞附近的混合气较浓，很容易被点燃，这部分点燃的气体会继续引燃剩余的混合气，从而达到分层点火燃烧的目的。
如果说三菱的GDI喷油很直接，那大众的FSI喷油是间接式的。
大众的FSI
把喷油嘴安放在进气门附近上，同样是两次喷油，但喷油方向是对准活塞，而且在活塞上有个U型槽，燃油喷射出来后，会随着凹槽转变方向，目的地也是火花塞附近。
因此也实现了在火花塞附近形成较浓的混合气，达到燃油分层的目的。
大众的目的似乎很单纯，就是想要节油，活塞上的U型槽，有助于产生更多的缸内涡流，使混合更充分。
但如果转速过高，这种涡流反而会影响进排气效率，降低燃烧效率，所以这就如同柴油机，不能将转速做得过高。
转速低，燃烧充分，想不省油都难！但是回过头来看三菱的GDI，日本人务实，GDI的这种设计只要能做到对喷油的精确控制，高低转速都能兼顾，不会有瓶颈的制约。
别看分层燃烧显得很容易，其实很多部件都是科技含量很高的，像油泵、油嘴、活塞等等，没有过硬的技术，分层燃烧都是不可能实现的。
另外，使用分层燃烧技术的发动机压缩比都较高，所需的燃油清洁度也要求较高，在目前普及起来还有一定的阻碍，配备三菱的GDI发动机的车型，到现在还没有一款在国内正式销售，而大众的FSI则同样让人感觉高高在上，国内合资大众宁可拿2气阀这中老掉牙的发动机来应付市场，也不敢把它在德国几乎已经普及了的FSI发动机拿来。
对于咱们来说，这不得不说是个遗憾。