燃油缸内直喷技术分解
缸内直喷式发动机工作原理
缸内直喷式发动机工作原理缸内直喷式发动机是一种高效的内燃机，它通过将燃油直接喷射到气缸内部，利用高压喷雾和燃烧室的高温高压来进行燃烧，从而实现高效能量转化。
本文将从缸内直喷式发动机的工作原理、优势及应用进行详细阐述。
一、缸内直喷式发动机的工作原理1. 燃油喷射系统缸内直喷式发动机采用高压喷雾技术，通过高压泵将燃油压力提高到数百bar，然后经过喷油嘴被以高速喷射进入气缸内。
传统的喷油系统是将燃油喷射到进气道上方的气缸壁上，然后随着进气阀的打开，油气混合物进入燃烧室。
而缸内直喷式发动机是将燃油直接喷射到气缸内，这种喷射方式有助于改善燃油的混合均匀程度，提升燃烧效率。
2. 空气进气系统缸内直喷式发动机的进气系统同样经过改进。
由于直接喷射燃油到气缸内，需要保证气缸内空气的流动状况，提高燃油的混合均匀度。
通常采用缸内直喷式发动机的车辆会配置高性能的进气系统，例如涡轮增压、可变气门正时等技术，以提高进气效率。
3. 点火系统在缸内直喷式发动机中，点火系统同样经过了改进。
传统的分布式点火系统逐渐被直接点火系统所替代，直接点火系统可以更准确地控制点火时机，并释放更多的能量。
4. 燃烧和动力输出当燃油被高压喷射进入气缸内后，通过点火系统的点火，混合气体开始燃烧。
在高温高压的环境下，燃油能够更加充分地燃烧，产生更大的动力输出。
由于采用了高压喷射技术，燃油能更好地与空气混合，燃烧更加充分，热效率有所提高。
5. 排气系统缸内直喷式发动机同样配备了高性能的排气系统，通过合理的设计排气管路、增压器等技术，减少排气阻力，使废气排除更为顺畅。
二、缸内直喷式发动机的优势1. 高燃烧效率缸内直喷式发动机通过将燃油直接喷射进入气缸内，提高了燃油的混合均匀度，燃油得以更充分地燃烧，从而提高了燃烧效率。
2. 动力输出更稳定由于采用了高压喷射技术，缸内直喷式发动机的燃烧更加充分，能够释放更多的能量，使车辆的动力输出更为稳定。
3. 油耗更低由于燃烧更加充分，缸内直喷式发动机相对于传统的喷射方式能够实现更高的热效率，从而减少了油耗。
驾校之家解析发动机缸内直喷原理
目录
• 缸内直喷技术概述 • 缸内直喷工作原理 • 缸内直喷技术的应用 • 缸内直喷技术的未来发展
01
缸内直喷技术概述
缸内直喷技术的定义
缸内直喷技术是指将汽油直接喷入气缸内，而不是传统的喷入进气歧管或化油器 。通过这种方式，汽油在气缸内与空气混合，形成可燃混合气，从而燃烧产生动 力。
缸内直喷技术利用高压喷射系统，将汽油以雾状形式直接喷入气缸内，与空气混 合，形成均匀的可燃混合气。
缸内直喷技术的历史与发展
缸内直喷技术最早可以追溯到20世纪初期，但直到21世纪初 才开始广泛应用于汽车发动机。随着技术的不断发展和改进 ，缸内直喷技术已经成为现代汽车发动机的主流技术之一。
缸内直喷技术的优点在于能够提高燃油效率、降低油耗、提 高动力性能和减少排放。随着环保意识的提高和燃油经济性 的需求，缸内直喷技术将继续得到广泛应用和改进。
缸内直喷技术的优点与缺点
优点
缸内直喷技术能够提高燃油效率，降低油耗，提高动力性能，减少排放，同时 能够更好地适应不同的驾驶需求和行驶条件。
缺点
缸内直喷技术的制造成本较高，维修保养成本也相对较高。此外，缸内直喷技 术对油品质量要求较高，如果使用劣质油品可能会对发动机造成损害。
02
缸内直喷工作原理
燃油喷射过程
后处理系统
为了进一步降低排放，缸内直喷 发动机通常配备有后处理系统， 如三元催化器和颗粒捕集器等， 以对废气进行净化处理。
03
缸内直喷技术的应用接喷 入汽缸内，与空气混合燃烧，减 少了燃油在进气歧管中蒸发损失，
提高了燃油效率。
动力性能提升
缸内直喷技术能够实现分层燃烧， 使得汽油充分燃烧，提高了发动机 的功率和扭矩，从而提升了动力性 能。
缸内直喷技术(新技术) ppt课件
TSI
• 在国外大众的1.4T发动机上以及进口发动机，TSI代 表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单 词首字母的缩写，可以理解为双增压+分层燃烧+喷 射。
• 国内生产的1.4T发动机则省掉了机械增压和分层燃烧
，仅保留了涡轮增压和缸内直喷。
• 大众1.8/2.0TSI中的“TSI”则代表着Turbo Fuel Stratified Injection,可以理解为涡轮增压+分层燃烧+ 缸内直喷的意思，不过国内则省掉了分层燃烧。
传统多点燃油喷射
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2
在对能源和环保要求日趋严格的今天，传统多点燃 油喷射技术已不能满足人们要求，于是更为精确的燃油
喷射技术诞生，那就是缸内直喷技术。
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•
汽油机直喷技术是指发动机采取和柴油机相同的
喷射工作方式，直接向气缸内喷射汽油。因此也有人
认为汽油直喷技术就是将柴油机的形式移植到汽油发
• 稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段。缸内直喷汽 油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀燃和分层燃烧两种燃烧模 式。
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在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火 条件的较浓混合气（12~13.4），在燃烧室大 部分区域是较稀混合气，两者之间为了有利于 火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀 逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
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2、进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧
在发动机转速低于3750 转/分 或发动机负荷低于40% 时， 进气歧管翻板是关闭的。 下部进气道被封闭，于是被吸 入的空气就会通过上部进气道 加速后呈紊流状流入燃烧室， 利于混合气的形成与雾化。
缸内直喷式发动机工作原理
缸内直喷式发动机工作原理缸内直喷式发动机工作原理是指燃油直接喷射到发动机气缸内进行点火燃烧的一种燃油喷射系统。
相比传统的多点喷射系统，缸内直喷式发动机具有更高的效率和更低的排放。
缸内直喷式发动机的工作原理主要可以分为四个步骤：进气过程、压缩过程、燃烧过程和排气过程。
首先是进气过程。
缸内直喷式发动机通过进气门将空气吸入气缸中。
在进气过程中，喷油嘴关闭，不进行燃油喷射。
接下来是压缩过程。
当活塞向上运动时，气缸内的空气被压缩，增加气体的压力和温度。
在压缩过程中，也不进行燃油喷射。
然后是燃烧过程。
在活塞接近顶点时，喷油嘴通过高压燃油电磁阀喷射燃油直接进入气缸内。
由于汽油的挥发性，在活塞顶点附近的高压和高温条件下，燃油快速喷雾化并与空气混合。
由于直接喷射在气缸内，燃烧更加充分，提高了燃烧效率。
最后是排气过程。
在燃烧过程完成后，活塞向下运动，将燃烧产生的高温废气通过排气门排出。
排气门打开时，喷油嘴关闭，不再进行燃油喷射。
缸内直喷式发动机的主要特点是燃油直接喷射到气缸内，与空气混合后再点火燃烧。
相比传统的多点喷射系统，它具有以下优势：1. 提高燃烧效率：燃油直接喷射到气缸内，与空气混合更加均匀，燃烧更加充分，有效提高了燃烧效率，减少了能量的损失。
2. 减少燃油消耗：由于燃烧更加充分，缸内直喷式发动机可以在相同功率输出下使用更少的燃油，减少了燃油消耗，提高了燃油经济性。
3. 降低尾气排放：缸内直喷式发动机可以更准确地控制燃油的喷射量和喷射时机，使燃烧更加充分和彻底，减少了尾气排放，降低了对环境的污染。
4. 提高动力输出：燃烧更加充分和高效，使得缸内直喷式发动机可以在相同排量下提供更大的功率输出，提高了动力性能。
总之，缸内直喷式发动机的工作原理是通过燃油直接喷射到气缸内进行充分燃烧，从而提高燃烧效率、降低燃油消耗、减少尾气排放和提高动力输出。
这种喷射技术的应用，为汽车行业带来了更高效能和更清洁环境的发动机技术。
简述缸内直喷汽油机的原理
简述缸内直喷汽油机的原理
缸内直喷汽油机是一种燃烧室内部直接喷射燃油的发动机。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 进气阶段：汽缸内的活塞向下移动，使进气门开启，进入混合气。
此时，燃油喷射器关闭，只有空气通过进气道进入缸内。
2. 压缩阶段：活塞上升，压缩进入缸内的混合气。
这种压缩相对较高，确保了燃油完全燃烧。
3. 燃烧阶段：在活塞达到顶点的时候，燃油喷射器开始喷射燃油进入高压喷油器中，并喷射到燃烧室内。
喷油器通过压力和控制系统控制燃油的喷射量和喷射时间。
4. 排气阶段：燃烧后，气体产生高温高压，向外推动活塞下降。
此时进气门关闭，排气门开启，将燃烧后的废气排出缸外。
总体来说，缸内直喷汽油机通过直接喷射燃油进入燃烧室，使燃油可以更充分地与空气混合，提高燃烧效率和动力输出。
这种发动机具有燃油利用率高、动力强、排放少的特点，广泛应用于现代汽车。
汽车缸内直喷技术详解
汽车缸内直喷技术详解汽车缸内直喷技术是一种先进的燃油喷射技术，它将燃油直接喷射到汽车发动机的燃烧室内，而不是传统的喷射到进气歧管中。
这种技术可以提高燃油的燃烧效率，降低排放，提高动力性能，是现代汽车发动机技术的重要进步之一。
本文将对汽车缸内直喷技术进行详细解析，帮助读者更好地了解这一先进技术。
1. 汽车缸内直喷技术的原理。
汽车缸内直喷技术的原理是将燃油直接喷射到汽车发动机的燃烧室内，与传统的多点喷射技术不同，传统的多点喷射技术是将燃油喷射到进气歧管中，再通过进气阀进入燃烧室。
而汽车缸内直喷技术则直接将燃油喷射到燃烧室内，这样可以更加精确地控制燃油的喷射量和喷射时机，提高燃油的燃烧效率。
2. 汽车缸内直喷技术的优点。
汽车缸内直喷技术相比传统的多点喷射技术有许多优点。
首先，它可以提高燃油的燃烧效率，因为燃油直接喷射到燃烧室内，可以更好地与空气混合，提高燃烧效率，降低燃油消耗。
其次，汽车缸内直喷技术可以降低排放，因为燃油更加充分燃烧，排放更加清洁。
此外，汽车缸内直喷技术还可以提高动力性能，因为燃油更加充分燃烧，可以提供更大的动力输出。
3. 汽车缸内直喷技术的实现。
汽车缸内直喷技术的实现需要先进的喷射系统和控制系统。
喷射系统需要能够精确控制燃油的喷射量和喷射时机，以确保燃油能够充分燃烧。
控制系统需要能够根据发动机负荷和转速等参数实时调整喷射量和喷射时机，以提供最佳的燃烧效果。
此外，汽车缸内直喷技术还需要高压喷射系统，以确保燃油能够被有效地喷射到燃烧室内。
4. 汽车缸内直喷技术的发展趋势。
随着环保和动力性能要求的不断提高，汽车缸内直喷技术将会得到更广泛的应用。
未来，汽车缸内直喷技术将会进一步提高燃油的燃烧效率，降低排放，提高动力性能。
同时，汽车缸内直喷技术还将会与其他先进技术相结合，如涡轮增压技术和混合动力技术，以进一步提高汽车的燃油经济性和环保性能。
总之，汽车缸内直喷技术是一种先进的燃油喷射技术，它可以提高燃油的燃烧效率，降低排放，提高动力性能，是现代汽车发动机技术的重要进步之一。
汽车构造-缸内直喷技术
一、缸内直喷技术的定义
缸内直喷技术，是指将喷油 嘴射在进排气门之间，高压 燃油直接注入燃烧室平顺高 效的燃烧。其精髓是通过均 质燃烧和分层燃烧实现了高 负荷，尤其是低负荷下的降 低油耗，提升动力的技术。
在2000~2013年期间，各汽车厂商所研制的发动机技术中，最炙手 可热的莫过于缸内直喷技术。这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已 经大量使用在大众（奥迪）、梅赛德斯-奔驰、通用及丰田车系上。尤以 大众（奥迪）技术最具代表性（FSI、TFSI、TSI）。
一个高压
缸外喷射示意图
缸内直接喷射汽油机与缸外喷射发动机的区 别
• 燃油泵提供所需的10MAP以上的压力将汽油
提供给位于气缸内的电磁燃油喷油器。然后通 过电控单元控制喷油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混合气、保证了在顺 利点火的情况下尽可能地实现稀薄燃烧。高压 喷油器是直接向气缸内喷射燃油的。而传统的 发动机喷油器是向进气道喷油的。这就是他们 最明显的区别。
高压油泵的结构原理与检修
供油过程：当柱塞向上运动 时，如果、燃油压力调节阀 不在通电，进油阀门则关闭 此时柱塞上方的油压高于出 油阀弹簧的压力，出油阀被 打开柱塞上方燃油被压入高 压油路中供油开始。
喷油器的结构原理与检修
压电式喷油器主要由向外打开式 喷嘴针；压电元件，和热补偿器三个部分 组成。压电元件通电后，膨胀使喷嘴针向外 伸出阀座，喷嘴针从其锥形针阀内向外压出。 因形成一个环状间缝。加压后的燃油经过该 环状间缝形成空心锥束。将燃油喷入燃烧室。 为了能够承受相应阀门开启升程门不同呈行 温度压电喷油器装有一个补偿元件。 压电喷油器可产生最高20mpa 喷射压力， 并使喷嘴针以极快的速度打开。这样可以摆 脱受气门开启时间限制。压力喷射油器与传 统喷射器有很大不同。内部不再有电磁线圈， 而是通过一个压电元件使喷嘴针移动。
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。
缸内直喷式的汽油机工作原理
缸内直喷式汽油机工作原理
一、燃油喷射系统
缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统与传统的汽油机有所不同。
在缸内直喷式汽油机中，燃油喷射器直接将燃油喷入汽缸内，而不是像传统汽油机那样将燃油喷入进气歧管。
这种设计使得燃油能够在压缩冲程后期与空气混合，为燃烧过程提供了更佳的条件。
二、燃烧过程
缸内直喷式汽油机的燃烧过程更加高效。
由于燃油直接喷入汽缸内，因此能够更好地控制燃油的喷射量和喷射时间，使得燃油能够更好地与空气混合。
这种设计使得缸内直喷式汽油机的燃烧温度更高，从而提高了发动机的功率和扭矩。
三、空气流动
在缸内直喷式汽油机中，空气流动也与传统的汽油机有所不同。
在传统的汽油机中，空气通过进气歧管进入汽缸内，而在缸内直喷式汽油机中，空气通过进气门进入汽缸内。
这种设计使得缸内直喷式汽油机能够在更高的压力下工作，从而提高了发动机的压缩比和效率。
四、控制系统
缸内直喷式汽油机的控制系统也是其工作原理的重要组成部分。
这种控制系统可以精确控制燃油的喷射量和喷射时间，使得发动机能够在各种工况下都能够保持最佳的工作状态。
同时，控制系统还可以根据发动机的工况和驾驶员的需求来调整发动机的功率和扭矩输出，从而提高了驾驶体验和燃油经济性。
总之，缸内直喷式汽油机的工作原理涉及到燃油喷射系统、燃烧过程、空气流动和控制系统等多个方面。
这些方面的协同工作使得缸内直喷式汽油机具有更高的功率和扭矩输出、更佳的燃油经济性和更低的排放等优点。
汽油机缸内直喷技术FSI
汽油机缸内直喷技术FSI目录1.汽油缸内直喷系统的主要结构2.汽油机缸内直喷的工作原理3.汽油缸内直喷的特点4.汽油缸内直喷的燃油系统一.汽油机缸内直喷技术工作原理直喷技术能使汽油机像柴油机那样具备较高的燃烧效率，使燃油燃烧更充分，从而达到尽可能节省燃油的目的。
汽油缸内直喷技术是实现汽油在汽缸内分层燃烧的一种特有技术，而汽油分层燃烧又是实现汽油稀薄燃烧的手段。
稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段。
缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀然和燃烧模式。
在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的浓混合气（12-13.4），在燃烧室大部分区域是较稀混合气，两者之间为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
汽油机分层燃烧可分为两大类：进气道喷射分层燃烧方式缸内直喷分层燃烧方式。
二.FSI发动机按发动机负荷工况分3种运行模式：分层稀薄燃烧模式（低负荷时）分层稀混合气燃烧这种燃烧方式主要是通过控制混合气的浓度分布来实现的，其在火花塞附近混合气比较浓，空燃比约为12～13，保证可靠的点火，在其余大部分区域混合气较稀，空燃比在20以上。
均质燃烧模式（高负荷时）均质稀薄燃烧模式（低负荷与高负荷间）均质稀混合气燃烧：这种燃烧方式主要是通过提高压缩比、改进点火系统以及加强混合气的紊流等来实现的。
有代表性的几种均质稀混合气燃烧系统有梅型火球燃烧室、射流燃烧室等。
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。
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。
分层稀混合气燃烧这种燃烧方式主要是通过控制混合气的浓度分布来实现的，其在火花塞附近混合气比较浓，空燃比约为12～13，保证可靠的点火，在其余大部分区域混合气较稀，空燃比在20以上。
三.汽油机缸内直喷特点由于燃油被精确的喷射于汽缸燃烧室内，也直接带来了六大好处：一、节省燃油。
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣发动机技术一直是汽车制造商和消费者关注的热点之一。
其中，缸内直喷和缸外直喷这两种燃油喷射技术备受关注。
它们分别在汽油和柴油发动机中被广泛应用。
本文将对这两种喷射技术的优劣进行解析和比较。
一、缸内直喷技术缸内直喷技术是将燃油喷射器直接安装在汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内部。
其优势主要体现在以下几个方面：1. 燃烧效率提升：缸内直喷技术可以实现更高的压缩比和更精确的燃油控制，从而提高燃烧效率和动力输出。
2. 减少污染物排放：由于燃油喷射直接进入燃烧室，缸内直喷技术可以更好地控制燃烧过程，减少尾气中产生的有害物质排放。
3. 提高燃油经济性：缸内直喷技术可以更有效地利用燃油能量，降低燃油消耗，从而提高燃油经济性。
缸内直喷技术的缺点是：1. 发动机噪音较大：由于燃油喷射直接进入燃烧室，可能会产生较大的喷油噪音。
2. 燃油喷射器易受污染：喷油器直接暴露在燃烧室的高温和高压环境下，容易受到燃烧残渣的污染，进而影响喷油效果。
二、缸外直喷技术缸外直喷技术是将燃油喷射器安装在燃烧室外部，通过进气门将燃油喷射到汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内。
下面是缸外直喷技术的优势和不足之处：优势：1. 降低噪音和振动：相比缸内直喷，缸外直喷技术可以减少喷油噪音和振动，提升发动机的舒适性和可靠性。
2. 降低碳积垢：由于燃油喷射器远离燃烧室，不易受到燃烧残渣的污染，减少发动机碳积垢的形成。
不足：1. 燃烧效率相对较低：燃油喷射到燃烧室之前会与进气气流混合，这可能会降低燃烧效率，从而影响动力输出和燃油经济性。
2. 排放污染物增加：缸外直喷技术中，燃油喷射到进气道上，容易形成积炭，导致排放污染物的增加。
综合比较：缸内直喷和缸外直喷技术各有优劣，具体应用取决于车辆制造商的需求和设计选择。
在柴油发动机中，由于其燃烧方式和压力要求较高，缸内直喷技术被广泛应用。
它可以提高燃油经济性和动力输出，同时减少尾气排放，符合环保要求。
缸内直喷技术详解以及应用
缸内直喷技术详解以及应用在对能源和环保要求日趋严格的今天，即使是多点燃油喷射这样的技术也不能满足人们的要求了，于是更为精确的燃油喷射技术诞生，那就是缸内直喷技术。
缸内直喷就是将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合。
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。
但是缸内直喷科技也并非无敌，因为从经济层面来看，采用缸内直喷的供油系统除了在研发过程必须花费更大成本，在部品构成复杂且精密的情况下，零组件的价格也比起传统供油系统来得昂贵，因此这些也都是未来缸内直喷发动机尚待克服的要素。
TSI在国外大众的1.4T发动机上以及进口尚酷1.4T，TSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单词首字母的缩写，通过字母表面意思可以理解为双增压+分层燃烧+喷射的意思。
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,鉴于涡轮增压和机械增压的特性，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。
『Twincharger Fuel Stratified Injection』不过，国内生产的1.4T发动机则阉割了机械增压和分层燃烧，仅保留了涡轮增压和缸内直喷。
而大众1.8/2.0TSI中的“TSI”则代表着Turbo Fuel Stratified Injection,通过字母表面意思可以理解为涡轮增压+分层燃烧+缸内直喷的意思，不过国内则省掉了分层燃烧。
河南欧意环保科技股份有限公司研发中心针对TSI（缸内直喷）发动机研发出新的电控系统，欧意科技首选大众帕萨特TSI（缸内直喷） 1.4 l发动机做测试试验，经过多次标定和修正后，此辆车一切运行正常，欧意科技也成功完成了发动机的改造。
解析发动机燃油喷射技术
解析发动机燃油喷射技术发动机燃油喷射技术主要有三种：进气歧管喷射技术/ 缸内直喷技术/ 复合喷射技术，其中最为广泛的是缸内直喷技术，又称为GDI。
缸内直喷发动机的工作原理工作原理：将喷油器的开口置于燃烧室内，将燃油直接喷到气缸，并与进气口进入的空气混合，需要控制气缸内部的压力大小，其对于喷油器采用较大的压力，加强燃油雾化效果，还可以通过对喷油嘴的形状和位置的设计来加强雾化的效果，且提高混合气的混合均匀度，还能提高对于燃油的充分燃烧效率，减小有害气体的排放。
缸内直喷发动机的控制系统缸内直喷发动机电控系统：空气供给系统、控制系统、燃料供给系统。
空气供给系统：其作用是通过发动机的负载情况，确认发动机的空燃比，计算该工况下燃烧室的空气进入量，适应这种情况下空燃比的要求，其中节气门和空气流量计对于精确控制空气供给量的作用非常关键。
空气流量计由于测量方式的差异，细分为热线式、卡门卧式和板式。
节气门体的功能是调节气缸的空气进入量，由节流阀、节气门驱动机构、节气门开度传感器组成。
燃料供给系：其作用是通过 ECU 综合相关输入信息的方式计算这种工况下的空燃比，准确控制燃料供给量的喷射时间和大小，由燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器、调压器构成。
燃油泵的功能是把燃料按提前设置的流量和压力向喷油器供油。
调压器用来确保进气管压力和供给喷油器的燃油压力之间的差异为定值。
喷油器的功能是通过 ECU 输出的控制信号，并采用调整针阀的开启时间来控制喷油量。
控制系统：由传感器、执行器、电控单元组成。
传感器的功能是测量发动机工作的各种状态参数，且把感知的信息传送给 ECU 来判断处理，作为ECU 计算控制信号的控制依据和信息基础。
ECU 对各种传感器输入的信号来分析判断，得出发动时工作的真实状态，由此计算该工况下的最佳喷油时刻、喷油量、点火时刻，并向执行器传递控制指令和策略来完成控制任务。
执行器要实现对应的控制功能需要获取较大的功率输出，一般是靠模拟电路驱动达成，而电控单元发出的控制信号通常是数字量，那么要将数字量控制指令转换为模拟量信号，要加入数字/模拟转换电路来转换，在放大后驱动执行器工作。
汽油缸内直喷技术详解-附带优缺点分析
高压迸发的力量汽油缸内直喷技术详解对于一台汽油发动机来说，将汽油送入汽缸，并与空气混合，再使油气混合物充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术也是发动机的关键之一。
在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后，油气混合技术终于进入了直喷时代，越来越多的车型开始采用直喷发动机，那么直喷发动机的技术关键点都有哪些呢？下面就为大家逐一解析。
高压喷油系统可以说是直喷发动机最关键的系统，与以前油气在进气歧管内混合，然后被负压吸入发动机不同，直喷发动机是用高压喷油嘴将燃油喷入汽缸，由于汽缸内压力已经很大，因此需要喷油系统具备更大的压力。
『组成高压喷油系统的四个主要部分』高压喷油系统主要可以分为发动机控制模块（ECM）、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分，其中ECM主要采集发动机数据，按照预定程序控制喷油时机和喷油量，从而实现最高燃烧效率；而高压油泵则主要负责燃油的加压，高压油轨主要起均衡各喷油嘴喷射压力的作用，而最终的喷油任务则由喷油嘴来执行。
此外，还有多个传感器提供燃油压力等信息，确保整个系统的高效率。
『一汽展示的动力总成上的ECM（右侧）』ECM（或称ECU）不仅是直喷发动机的关键部分，也是所有技术较新的内燃机的重要组成部分，这个部分涉及到芯片、执行器、软件等多个环节，其中任何一个环节缺失都无法实现量产装车。
目前ECM技术还是为国外企业所把持，在技术上已经比较成熟。
部分自主品牌虽然也初步具备了ECM的制造能力，但是在软件的匹配、执行器的可靠性等环节还有不少问题尚待解决，不过就跟变速器技术一样，这样的关键技术一旦取得突破，自主品牌厂商将受益匪浅。
『通用Ecotec系列2.0直喷发动机上所用的高压油泵，制造商为博世』高压油泵则是燃油加压的关键环节，在低压油泵将燃油送到高压油泵之后，高压油泵可以将汽油加压到十余兆帕的压力（这是普通汽油泵压力的三四十倍），并将其送入油轨。
高压油泵通常是由凸轮轴带动，内部则有双头或者三头凸轮加压（如福特ECOBOOST系列发动机的“9号凸轮”）。
汽车新技术之汽油机缸内直喷
1.缸内直喷技术概述
• 缸内直喷又称FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料 分层喷射技术，代表着传统汽油引擎的一个发展 方向。传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮位 置以及发动机各相关工况从而控制喷油嘴将汽油 喷入进气歧管。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，所以希望喷油嘴能够直接将燃油喷入汽 缸。在近来各汽车厂商采用的发动机科技中，最 炙手可热的技术非缸内直喷莫属。
• 这种发动机，部分负荷情况下采用分层燃 烧，在火花塞附近形成极易点燃的较浓混 合气，而在其他区域，则追求无油区，即 形成空燃比趋向无穷大区域。主要有壁面 阻挡型和软喷射型等燃烧系统。
汽车新技术之汽油机缸内直喷
3·1.分层燃烧缸内直喷
• 丰田D一4发动机采用壁面阻挡型稀薄燃烧 系统(图1)。当活塞运动到一定位置时，喷 油器喷出的油束到达与活塞顶部凹坑基本 垂直的壁面上，与壁面碰撞并飞溅。进气 气流经过电控涡流阀(E—SCV)，形成斜向 进气涡流。空气涡流运动使已蒸发的汽油 蒸气和飞溅的油滴沿壁面横向运动，促进 缸内混合气的形成。
汽车新技术之汽油机缸内直喷
2.缸内直喷技术的工作原理
• 缸内直喷就是将燃油喷嘴安装 于气缸内，直接将燃油喷入气 缸内与进气混合。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。
汽车新技术之汽油机缸内直喷
4.4.缸内空气运动的组织
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。
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2.3.2 燃烧过程控制策略
GDI发动机可自由控制转矩输出，既当空气量 保持一定时，只要改变喷油量，就能改变转 矩，最大限度降低燃油消耗。GDI发动机采用 “二次燃烧方式”，限制了爆燃现象的产生。为 控制排放发动机怠速状态下采用分层燃烧， 即压缩冲程的喷油在做工行程前完全燃烧， 后半期重新喷油使催化器迅速达到工作所需 温度，HC的排放量大幅度降低。
压缩 冲程 晚期
高 好 浅
高 动 14.7 节 力 左 气 性 右 门 不 全 开
变 均 量 质 调 节
吸气 冲程 早期
低 差 深
2.3.1.2 转矩控制策略
• （1）变质调节：低工 况时油门踏板位移量 小，电子节气门全开 ，通过改变空燃比调 节燃油量进而控制转 矩。 • （2）变量调节：高工 况时油门踏板位移量 大，空燃比保持在 14.7左右，通过改变 电子节气门开度调节 进气量，进而改变燃 油量，控制转矩。
2.3.1.3 喷油正时控制策略
参照图6直喷式汽油机供油系统
• （1）低工况时要求油 束集中，雾化好，穿 透性不必很深，喷油 时间推迟到压缩冲程 后期，从而在很短的 时间完成混合。
• （2）高工况下要求油 束分散，穿透深度适 中，喷油正时提早到 吸气冲程早期，这样 就组织油束沾湿活塞 和缸壁，同时有充分 的时间形成均质充量 。
2.3.1.1 按工况控制模式
• 不同的工况对混合气浓 度以及喷油正时等的要 求各异，所以根据不同 的工况分别采用两种控 制模式： • （1）推迟喷油，充量 分层控制模式：只适用 于50%以下的负荷 • （2）均质充量控制模 式：超过50%负荷时
工 主 空 况 要 燃 目 比 标 低 经 25 济 至 性 40 节 气 门 气 门 全 开 扭 充 矩 量 调 节 变 分 质 层 调 节 喷油 正时 喷 油 压 力 燃 油 雾 化 油 束 穿 透
2.1 燃油缸内直喷技术结构
• 缸内直喷发动机系统 构造图及发动机结构 如右图所示。电子控 制单元根据传感器测 得的参数计算所需的 供给油量，并及时向 喷油嘴发出指令结构图
2.2燃油缸内直喷技术原理
• 缸内直喷就是直接在 缸内喷射汽油，利用 进气系统形成涡流带 动油雾在缸内形成混 合气，具体可分为两 种模式： • 2.2.1分层燃烧 • 2.2.2均质燃烧
2.2.2均质燃烧
• 大负荷时，早期进气 行程中将燃油喷入气 缸，使燃油有足够时 间与空气混合，形成 完全的均值化计量比 进行燃烧。
图2.4 均质燃烧原理图 均质燃烧演示
2.3燃油缸内直喷技术控制策略
2.3.1 GDI燃油喷射控制模式 2.3.2 燃烧过程控制策略
图2.5 GDI发动机控制系统原理图
• 2.燃油经济性： GDI发动机有着卓越的燃油经济性，油耗量低 ，升功率大等优点，是因为以下几点 • （1）中低负荷组织稀薄燃烧，空燃比可达40:1 ，不必在中低负荷时安排标准空燃比配油，比 普通EFI发动机在中低负荷上配给的燃油少 • （2）GID发动机可以实现高压缩比，燃油热效 率较高，相对来说也就降低了油耗 • （3）GID省去了节气门，减少了节流损失和泵 气损失，有限功率提高，减少了耗油量。 • （4）火焰周围的超稀气体形成隔热层，可减少 向缸壁的传热损失
3.1燃油缸内直喷技术优点
3.1燃油缸内直喷技术优点
• 3.污染排放量： GDI发动机能有效的降低HC、NOx和CO等污染物的排放。 • （1）HC：普通电喷发动机启动时容易产生大量的HC，是因为 气道中容易留有未蒸发的油膜，而油膜则是由于多余的燃油未 完全燃烧造成的。GDI发动机直接在燃烧室内喷油，不形成残留 油膜，以较大的空燃比工作，燃油可以较充分燃烧，减少了HC 生产的机会 • （2）NOx：NOx的生成条件是较长时间的高温，又存在富氧状 态。 • （3）CO:传统的汽油机过量空气系数接近1，大多是小于1的， 也就是说燃油过量了，不能完全燃烧造成了CO的存在。GDI发 动机是总体富氧条件下，即使浓区燃油未能完全燃烧，也可以 在稀区和排气中继续氧化，有效的降低了CO的排放量。
2.3.1.4 喷油压力控制策略
喷油压力与油束的两个特性参数有关：1.燃油雾化程度，2.油束穿透程度
• （1）低工况下燃油的 雾化要求高，油束穿 透深度不能过大，以 免导致湿壁现象，增 加HC排放，但穿透深 度必须达到一定水平 ，是的在低工况下油 束能够撞到活塞凹坑 内。
• （2）高工况下穿透深 度应该相应增大，以 便扩大油束在气缸内 的分布范围，喷油压 力升高时，一方面因 为燃油雾化改善，油 束穿透不深，两一方 面因为喷油初速提高 ，增加了穿透程度， 两者在一定程度下相 互抵消。
图2 燃油缸内直喷原理图
2.2.1分层燃烧
• 中低负荷时，在压缩 行程后期开始喷油， 在火花塞附近形成较 浓的可燃混合气；在 远离火花塞的区域， 形成稀薄分层混合气 。 • 另外，也有采用分段 供油技术分层混合气 ，即在近气早期和后 期分两次喷油，从而 实现较好的分层。
图3 分层燃烧原理图 分层燃烧演示
3.燃油缸内直喷技术的优点及存在问题
•3.1 燃 油缸内直喷技术的优点 • 3.2 燃油缸内直喷技术存在问题
3.1燃油缸内直喷技术优点
• 1.动力性：出去了传统 意义上的节气门，大 大减少了在部分负荷 时的节流损失和泵气 损失，在部分负荷时 刻充分进气，提高充 气效率和升功率。
3.1 燃 油缸内直喷技术的优点
2.3.1 GDI燃油喷射控制模式
• GDI燃油喷射系统主要根 • 图6 直喷式汽油机喷油系 据工况,转矩，喷油时机 低压 统 燃油压力调节 ，喷油压力等的要求来选 油泵 器 择喷射模式。主要包括： • 2.3.1.1 按工况控制模式 喷 高压油 油 燃油蓄压器 • 2.3.1.2 转矩控制策略 泵 压 力 • 2.3.1.3 喷油正时控制策 调 电磁高压旋流 略 节 喷油器 阀 • 2.3.1.4 喷油压力控制策 略 喷入缸内
L/O/G/O
燃油缸内直喷技术
1.汽油发动机的发展进程 2.燃油缸内直喷技术原理和控制策略 3.燃油缸内直喷技术的优点及存在的问题 4.燃油缸内直喷技术的发展方向
制作人： 王立伟 胡佳琪 王喜梅 靳耀
2.燃油缸内直喷技术原理和控制策略
缸内直喷技术是指将喷油嘴设置在进排气门 之间，高压燃油直接注入燃烧室平顺高效得 燃烧，原则缸内直喷通过分层燃烧和均质燃 烧实现高负荷，尤其是低负荷下降低燃油消 耗，提升动力。下面从三个方面分析缸内直 喷技术 2.1 燃油缸内直喷技术结构 2.2 燃油缸内直喷技术原理 2.3 燃油缸内直喷技术控制策略