缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)工作

缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)（GDI）

工作原理

隨著近些年油價(jià)的不斷飆升，汽車日常使用中的油耗問題也愈發(fā)突出，對(duì)于家用經(jīng)濟(jì)型轎車來說更是如此，各大汽車生產(chǎn)廠也是在油耗上大做文章。現(xiàn)在，以豐田、本田、日產(chǎn)為主的日系車在油耗表現(xiàn)上更是讓歐美的各大汽車生產(chǎn)廠自愧不如。為了回應(yīng)日系車的強(qiáng)大攻勢(shì)，歐美的各汽車廠商也紛紛深挖自己的發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能，采用新技術(shù)最大限度的為車主節(jié)省在燃油上的支出。

在這一方面，德國(guó)大眾率先做出了表率，大眾公司對(duì)自己旗下的新車型所配用的發(fā)動(dòng)機(jī)開始采用FSI燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)，保時(shí)捷、奧迪、大眾、斯柯達(dá)的新車均采用了這一技術(shù)。大眾研發(fā)燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)意義實(shí)際上，汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)源于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油技術(shù)，為了能使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)能像柴油發(fā)動(dòng)機(jī)那樣具備較高的燃燒效率，使燃油燃燒更充分，從而達(dá)到盡可能的節(jié)省燃油的目的。汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽油在氣缸內(nèi)分層燃燒的一種特有技術(shù)，而汽油分層燃燒又是實(shí)現(xiàn)汽油稀薄燃燒的手段。所謂稀薄燃燒就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空燃比低于理論空燃比，采用較少的燃油量，使燃油充分燃燒，并將廢氣中的可燃?xì)怏w也進(jìn)行燃燒，將其轉(zhuǎn)化為熱能，降低尾氣中有毒氣體的排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，達(dá)到節(jié)省燃油的目的。大眾集團(tuán)為了使其發(fā)動(dòng)機(jī)做到稀薄燃燒，實(shí)現(xiàn)分層燃燒的技術(shù)要求，達(dá)到節(jié)省燃油降低有害氣排放的目的，因此采用了燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)。大眾集團(tuán)旗下各大汽車品牌現(xiàn)在均采用了FSI發(fā)動(dòng)機(jī)，在國(guó)內(nèi)的合資品牌上，奧迪的A4和A6、大眾的邁騰、高爾夫、斯柯達(dá)的明銳也都采用了具備FSI燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)。在大眾集團(tuán)的品牌優(yōu)勢(shì)和前期的宣傳推廣的影響下，人們都會(huì)認(rèn)為燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)是大眾最先發(fā)明的。其實(shí)不然，最早使用這一技術(shù)的并非大眾的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)，而是日本三菱的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)。作為現(xiàn)在主流的兩大燃油直噴技術(shù)的代表，F(xiàn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)內(nèi)的命運(yùn)卻是截然不同。我國(guó)上海大眾和一汽大眾已引進(jìn)生產(chǎn)了“斯克達(dá)-明銳”（SKODA-Octavia-1.8T-FSI）和“邁騰”（Magotan-1.8T-FSI）缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)乘用車，己經(jīng)投入市場(chǎng)。缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，簡(jiǎn)稱：GDI系統(tǒng)（GasolineDirectInjection）；又因?yàn)槿加褪欠謱尤紵址Q：FSI系統(tǒng)（FuelStratifiedInjection）。傳統(tǒng)式的電噴汽油機(jī)，是將汽油噴射在進(jìn)氣門外側(cè)的進(jìn)氣歧管中，在進(jìn)氣過程和壓縮過程中，利用時(shí)間和空間的混合方式，完成可燃混合氣的形成，再點(diǎn)火燃燒作功。

這樣，燃油在氣缸內(nèi)滯留時(shí)間過長(zhǎng)（接近360ο曲軸轉(zhuǎn)角），燃油的粘結(jié)損耗較大，加速響應(yīng)性低，極易產(chǎn)生“爆燃”，氣缸磨損加大。能否和柴油機(jī)一樣，在壓縮終了，往缸內(nèi)直接噴射燃油，迅速混合點(diǎn)火燃燒，這只是人們多少年來的一個(gè)夢(mèng)想。一、電控汽油噴射系統(tǒng)的變化：

1、三菱汽車公司和豐田汽車公司，在上個(gè)世紀(jì)的九十年代，即研發(fā)出“高靈敏度、高壓縮比、超稀薄混合氣”的缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，有四缸機(jī)和六缸機(jī)兩個(gè)機(jī)型。壓縮比可達(dá)12~13：1，實(shí)現(xiàn)了“低油耗、低污染、高功率”的夢(mèng)想。我國(guó)由于各種不同觀念和因素的束縛，沒有實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)代的變革，得到推廣普及。2、它拋棄了傳統(tǒng)的利用空間和時(shí)間的混合方式，采用缸內(nèi)強(qiáng)渦流運(yùn)動(dòng)混合方式，在壓縮沖程的后期，和柴油機(jī)一樣，直接向缸內(nèi)噴射燃油，實(shí)現(xiàn)“質(zhì)的調(diào)節(jié)”，它對(duì)燃油的質(zhì)量要求不高，擺脫了汽油質(zhì)量對(duì)壓縮比提高的制約。相繼點(diǎn)火后，實(shí)現(xiàn)分層燃燒，利用A/F=30~40：1的超稀薄混合氣穩(wěn)定燃燒，極大的改善了汽油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、凈化性。3、故又稱：“超越柴油機(jī)的低油耗、低污染、高功率”汽油機(jī)，雖壓縮比較高（12~13：1），但不易爆燃，并對(duì)汽油質(zhì)量的好壞要求不高，這一特點(diǎn)是傳統(tǒng)汽油機(jī)所不及的優(yōu)勢(shì)。4、隨著汽車保有量和排放污染物的驟增，能源危機(jī)和社會(huì)公害己成為現(xiàn)實(shí)，隨著社會(huì)環(huán)保法規(guī)要求的提升，缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)將成為今后普及推廣的方向。二、缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)：

缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，是在傳統(tǒng)的電控噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)研發(fā)的。在其他結(jié)構(gòu)方面無(wú)過多的變化，只是在可燃混合氣的形成方法上和燃燒過程方面發(fā)生了概念性的變革。為此，僅就三菱車系GDI系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)介紹如下：1、軌道壓力傳感器為ECU提供軌道壓力的高低，當(dāng)壓力達(dá)5Mpa時(shí)，ECU指令仃供電磁閥動(dòng)作，推開高壓油泵的進(jìn)油閥，使高壓油泵仃止吸油而仃供。此時(shí)，低壓油泵也同步仃止供油，維持規(guī)定的油壓。2、直立式進(jìn)氣管—產(chǎn)生下降大進(jìn)氣流，直接流入氣缸，流速快，可達(dá)40～50m/s，充氣效果好。與傳統(tǒng)的橫向進(jìn)氣管相比，它的進(jìn)氣渦流方向是相反旋轉(zhuǎn)，噴油后能在火花塞處形成濃油霧區(qū)。3、頂面彎曲活塞—引導(dǎo)空氣產(chǎn)生進(jìn)氣渦流和擠壓高速旋轉(zhuǎn)渦流，以便形成理想地分層燃燒的可燃混合氣。旋轉(zhuǎn)渦流為“正向渦流”，與傳統(tǒng)的“逆向渦流”方向相反，有利于混合氣按濃稀方式層狀分布，進(jìn)行分層燃燒。4、采用兩級(jí)串聯(lián)式供油泵—低壓供油泵為電動(dòng)渦輪式，油壓為0.35Mpa；高壓供油泵為往復(fù)柱塞式，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)，使燃油軌道的油壓不斷堆積，產(chǎn)生5～5.5Mpa的噴射油壓，經(jīng)噴油器高速噴入氣缸，提高了霧化質(zhì)量，形成旋轉(zhuǎn)的燃?xì)鉁u流。三角形凸輪驅(qū)動(dòng)油泵柱塞吸油和壓油，能快速平穩(wěn)的建立起油壓，當(dāng)軌道壓力達(dá)規(guī)定值后，壓力傳感器信號(hào)通過ECU使仃供電磁閥斷電，將進(jìn)油閥頂開，高壓供油泵即短暫仃止供油。5、高壓旋流式噴油器—由ECU直接用脈沖電流的寬度，控制噴油量的多少，利用特殊的噴孔形狀，向氣缸內(nèi)噴出旋轉(zhuǎn)的霧狀燃油，與擠壓渦流快速的混合，以便點(diǎn)火燃燒。它沒有進(jìn)氣管沉積油膜的缺點(diǎn)，又因噴油壓力較高，噴油器的自潔功能高，不易產(chǎn)生臟堵故障。6、特別指出：噴油器是屬于瞬時(shí)高電壓和大電流“峰值保持型”驅(qū)動(dòng)方式（用100～110V和17～20A打開；又用限流電阻以3～5A的電流，保持開啟狀態(tài)）。又稱為，強(qiáng)勁、高頻、量化控制方式。噴油器可小型化，又縮短了“無(wú)效噴射時(shí)間”，開啟速度快，響應(yīng)性好，計(jì)量準(zhǔn)確。為此，噴油器的檢測(cè)方式，應(yīng)使用專門的儀器（MVT-2診斷儀），以防觸電和逆變電源過載。所謂“無(wú)效噴射時(shí)間”—是因?yàn)殡姶啪€圈有一定的阻抗，故開啟時(shí)間較Tr管導(dǎo)通時(shí)間遲后，該時(shí)間無(wú)燃油噴出，故針閥升起和座落與噴油脈沖寬度并不吻合，故而需要改善。

三、缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)的工作原理：

1、氣缸內(nèi)渦流的運(yùn)動(dòng)—在進(jìn)氣過程中，通過“直立式進(jìn)氣管”，在氣缸吸力的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)大的下降氣流，使充氣效率得到提高。又在“頂面彎曲活塞”的作用下，形成比傳統(tǒng)汽油機(jī)更強(qiáng)大的“滾動(dòng)渦流”。這個(gè)滾動(dòng)渦流，將壓縮后期噴射出的旋轉(zhuǎn)油霧，帶到燃燒室中央的火花塞附近，及時(shí)點(diǎn)火燃燒，這是一種革新手段。2、高壓旋轉(zhuǎn)油霧的產(chǎn)生—高壓旋轉(zhuǎn)式噴油器，在壓縮沖程的后期（此時(shí)，缸內(nèi)壓力為0.6～1.5Mpa），以5Mpa的高壓噴射出旋轉(zhuǎn)的油霧，卷入“滾動(dòng)渦流”中，迅速吸熱汽化，以層狀混合狀態(tài)，被卷到火花塞附近。此時(shí)，火花塞附近為“高濃度”混合氣，極易點(diǎn)燃，缸內(nèi)的燃?xì)獬省跋“鼭狻睜顟B(tài)（O2分子包圍HC分子），在旋轉(zhuǎn)中逐層的剝離，并從內(nèi)向外穩(wěn)定地、徹底的分層燃燒?！跋“鼭狻钡某”〉幕旌蠚?，空燃比A/F可達(dá)30~40：1，與傳統(tǒng)的汽油機(jī)相比，節(jié)油率可達(dá)40%，可使排氣中的CO、HC、NOx等有害物質(zhì)大幅度降低。它與氣缸壁間形成了絕熱層，提高了熱效率，使功率提高，油耗降低。

3、起動(dòng)性能的提高：

因燃油為直接噴入氣缸，無(wú)燃油的粘結(jié)損耗，又因火花塞處為高濃度混合氣，與傳統(tǒng)的均質(zhì)混合方式相比，起動(dòng)性能得到提高，發(fā)動(dòng)機(jī)在1～2個(gè)循環(huán)，即可起爆運(yùn)轉(zhuǎn)。而傳統(tǒng)的均質(zhì)混合發(fā)動(dòng)機(jī)，需要十幾個(gè)循環(huán)，才能起爆運(yùn)轉(zhuǎn)。4、中小負(fù)荷工況時(shí)的噴油特點(diǎn)：

乘用車在市內(nèi)行駛占有的時(shí)間為75%～85%，多在中、小負(fù)荷工況下工作，應(yīng)在壓縮行程后期噴油，以經(jīng)濟(jì)超稀薄混合氣成分為主，為分層燃燒方式。5、大負(fù)荷工況時(shí)的噴油特點(diǎn)：

為了獲得大負(fù)荷時(shí)的功率值（包括其他工況），應(yīng)加濃可燃混合氣，以動(dòng)力性為主，采用“兩次噴油方式”。第一次是在進(jìn)氣行程，噴入適量燃油，形成均質(zhì)燃燒混合氣，此為“補(bǔ)救功能”；此時(shí)，還可利用燃油的汽化熱，來降低進(jìn)氣溫度，提高充氣效率。第二次是在壓縮行程的后期噴油，形成濃稀不均的層狀混合氣，再點(diǎn)火燃燒。因此，在大負(fù)荷工況時(shí)，一個(gè)工作循環(huán)中，噴油器發(fā)生兩次脈沖信號(hào)，脈沖寬度各不相同。

“兩次噴射”的功能，也可在起動(dòng)工況、急加速工況出現(xiàn)，以調(diào)節(jié)空燃比A/F的大小，改善使用性能。視頻6、高壓縮比的實(shí)現(xiàn)—汽油機(jī)高功率的輸出：

一是，加大進(jìn)氣量；

二是，提高壓縮比；

三是，控制燃燒過程。

傳統(tǒng)式的電控噴射系統(tǒng)，因燃油質(zhì)量的制約，壓縮比已難突破10：1的大關(guān)，還需要使用辛烷值97#的汽油。而直噴式汽油機(jī)卻能突破這個(gè)界限值，使壓縮比提高到12~13：1。且對(duì)汽油的辛烷值無(wú)過高要求。究其原因如下：

（1）因吸入的空氣量大幅度增加，進(jìn)氣冷卻效果較好。因而，使對(duì)“爆燃”的抑制作用也加大。

（2）直接噴入氣缸內(nèi)的超稀薄混合氣燃料的汽化熱，可降低氣體溫度和增大空氣密度的目的，因而不易產(chǎn)生“爆燃”（3）再因“缸內(nèi)直噴”本來就具有不易產(chǎn)生“爆燃”的特性。因在壓縮沖程后期噴油，燃油在燃燒室內(nèi)滯留時(shí)間極短，使大幅度的提高壓縮比成為可能，12~13：1的高壓縮比成為現(xiàn)實(shí)。

注—爆燃的產(chǎn)生，是燃油滯留在氣缸內(nèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，己燃部分對(duì)未燃部分的擠壓和輻射造成的，即未燃部分產(chǎn)生大量的極不穩(wěn)的“過氧化物”，不等火焰?zhèn)鞯?，自行不正常的急速燃燒?？梢姡眹娛降钠蜋C(jī)只能對(duì)點(diǎn)火早晚敏感，不存在“過氧化物”這個(gè)問題。7、高壓縮比和高速渦流及渦流分層高效率燃燒的結(jié)果，即：進(jìn)氣渦流、壓縮渦流、燃燒渦流的綜合效果，與傳統(tǒng)的電噴汽油機(jī)相比，輸出的功率和輸出扭矩提高了10%。8、因?yàn)椴捎贸”』旌蠚夥謱尤紵?，使有害的NOx生成量加大，故來采用“存儲(chǔ)式兩級(jí)三元催化器”凈化方式，使尾氣在催化器中有較長(zhǎng)的滯留時(shí)間（2s），從而使尾氣中的CO、HC、NOx成分轉(zhuǎn)化還原為CO2、H20、N2無(wú)害氣體，并加裝溫度傳感器監(jiān)控。

再者，在中小負(fù)荷工況，使EGR系統(tǒng)投入工作，并采用較大的EGR率（傳統(tǒng)式電噴系統(tǒng)為5%～15%，而GDI系統(tǒng)為20%），并采用專門的雙級(jí)存儲(chǔ)式的三元催化器TWC，進(jìn)行廢氣凈化處理。9、如果增裝廢氣渦輪增壓系統(tǒng)（如：奧迪A6L-2.0T-FSI乘用車），充氣效率將進(jìn)一步提高，空氣密度加大，氧含量提高，燃燒條件進(jìn)一步改善，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和凈化性將明顯提高。四、三菱車系的兩種汽油機(jī)型的速度特性比較—

汽油機(jī)的速度特性，是在一定的節(jié)氣門開度下，功率Pe、扭矩Me、油耗ge等參數(shù)，隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律，它是衡量汽油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性好壞的重要指標(biāo)。

注—扭矩曲線呈二次彎曲狀，是可變配氣相位機(jī)構(gòu)投入工作造成的結(jié)果。五、三菱車系的兩種汽油機(jī)型主要結(jié)構(gòu)差異比較：應(yīng)該說明：三菱車系GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，除上述內(nèi)容外，尚有如下特點(diǎn)：

（1）多采用卡門渦流式空氣流量計(jì)，對(duì)進(jìn)入的空氣量計(jì)量檢測(cè)。

（2）采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的智能型節(jié)氣門體，裝有雙電位器的加速踏板傳感器（APS-1和2）和雙電位器節(jié)氣門位置傳感器（TPS-1和2），提高了綜合控制功能，簡(jiǎn)化了各控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

（3）采用了VTEC電控可變配氣相位與升程的配氣機(jī)構(gòu)，使汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、凈化性得到大幅度的提高。

（4）其他控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電控噴油系統(tǒng)，包括各種傳感器，無(wú)大的結(jié)構(gòu)差異，極易使汽油機(jī)結(jié)構(gòu)快速轉(zhuǎn)型更新（缸蓋、活塞、進(jìn)氣管），推廣普及使用。六、三菱車系4G6—GDI發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼表：

1、三菱系列電噴系統(tǒng)的故障代碼，是短接OBD—Ⅱ插座中的1#—4#孔，SW—ON，故障燈即閃顯ECU代碼。

2、消碼—拆下保險(xiǎn)合中ECI保險(xiǎn)絲20秒。OBD-Ⅱ檢測(cè)連接器三菱系列電噴系統(tǒng)的故障代碼：七、典型車系供油系統(tǒng)介紹：

奧迪-2.0-T-FSI乘用車，為廢氣渦輪增壓式缸內(nèi)噴射汽油機(jī)，其供油系統(tǒng)特點(diǎn)是：

1、燃油壓力傳感器—是壓敏電阻橋式電路，將軌道油壓的高低以電壓信號(hào)輸入ECU中，以便ECU使仃供電磁閥動(dòng)作，使高壓油泵及時(shí)仃止供油。2、停供電磁閥—ECU發(fā)令使其推桿動(dòng)作，高壓油泵的進(jìn)油片閥即常開，停止供油。

3、過壓閥—為柱塞式溢流閥，當(dāng)軌道油壓高于規(guī)定值時(shí)，即泄油降壓，維持軌道油壓，起保護(hù)作用。4、高電壓噴油器—采用65V高電壓控制噴油，為強(qiáng)勁高頻量化控制方式，頻率響應(yīng)性高。理論證明：電壓值提高，電流值可大幅度減小，熱負(fù)菏降低，噴油器可小型化。5、供油壓力和噴油壓力可變—其正常油壓值為：低壓為300Kpa；高壓為5Mpa。當(dāng)冷車起動(dòng)時(shí)，為改善冷起動(dòng)性能和熱起性能，50s秒內(nèi)低壓升高為600Kpa；高壓升高為10Mpa。6、為廢氣渦輪增壓式缸內(nèi)噴射汽油機(jī)，充氣效率將進(jìn)一步提高，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和凈化性明顯提高。

缸內(nèi)直噴的代表——大眾FSI和三菱GDI哪個(gè)更強(qiáng)？

大眾對(duì)FSI技術(shù)的定義并非是燃油缸內(nèi)直噴，而是FuelStratifiedInjection的字母簡(jiǎn)寫，是燃料分層噴射的意思。這是實(shí)現(xiàn)燃料稀薄燃燒的基礎(chǔ)。燃油的稀薄燃燒，供油系統(tǒng)會(huì)向氣缸內(nèi)噴入濃度較稀的燃油，在氣缸內(nèi)實(shí)際空然比要比理論空然比高，由于單純利用火花塞放電的能量無(wú)法使混合氣發(fā)火燃燒，而采用分層燃燒技術(shù)后，在燃料相對(duì)較濃的地方進(jìn)行點(diǎn)火，利用較濃區(qū)域的燃料發(fā)火燃燒的能量引燃較稀區(qū)域的燃料，降低了點(diǎn)火能量，又實(shí)現(xiàn)了稀薄燃燒。由此看來，燃油分層燃燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒的重要技術(shù)手段，而要實(shí)現(xiàn)燃油的分層燃燒就只有采用在氣缸內(nèi)直接噴油才能實(shí)現(xiàn)。大眾的FSI技術(shù)和三菱的GDI技術(shù)就都是利用了燃油缸內(nèi)直噴使燃油在燃燒室內(nèi)逐層燃燒，來達(dá)到稀薄燃燒的目的。大眾FSI那么大眾是怎樣利用在氣缸內(nèi)直接噴油實(shí)現(xiàn)分層燃燒的呢？我們前面提到大眾的燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)并非是大眾集團(tuán)最早使用的，因此受到技術(shù)保護(hù)的限制，大眾就不能采用和三菱GDI相同的結(jié)構(gòu)。為了避免技術(shù)上的沖突，又實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)直噴的分層燃燒，大眾的工程師可謂是想盡了辦法，在多次試驗(yàn)的積累下，最終開放出獨(dú)特的燃油分層燃燒技術(shù)。

大眾的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)具有獨(dú)特的燃燒室和活塞頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在一個(gè)工作循環(huán)過程中進(jìn)行兩次噴油，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入進(jìn)氣行程時(shí)，噴油器第一次向氣缸內(nèi)噴入較少的燃油，這與普通的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)再進(jìn)氣管內(nèi)噴油類似，但由于噴油量較小，氣缸內(nèi)混合氣濃度也相對(duì)較稀，在進(jìn)入壓縮沖程后，較稀的混合氣甚至不能在火花塞發(fā)出的電弧下發(fā)火燃燒，這樣就避免了汽油在高壓縮比下產(chǎn)生爆燃，當(dāng)進(jìn)入壓縮行程末段時(shí)，活塞還未運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，噴油器在氣缸內(nèi)進(jìn)行第二次噴油，此時(shí)，高速噴出的燃油在高壓下，借助活塞頂部的特殊凹陷結(jié)構(gòu)在氣缸內(nèi)形成的強(qiáng)渦流，運(yùn)動(dòng)到燃燒室頂部，在火花塞附近形成一個(gè)混合氣濃度相對(duì)較高的區(qū)域，此處混合氣的濃度足以保證火花塞放出的電弧能將其引燃，在渦流的作用下，火焰也很快的從混合氣濃度較高的區(qū)域擴(kuò)散到濃度較低的區(qū)域。利用這一過程，較高的壓縮比和強(qiáng)大的渦流就使稀薄的混合氣可以在氣缸內(nèi)充分燃燒，提高了汽油的燃燒效率，達(dá)到增大功率的同時(shí)又節(jié)省了燃油的消耗量。這就是大眾的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程，實(shí)際上，在這一過程中為了實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒的目的，燃油的分層燃燒才是最核心的技術(shù)，而將燃油直接噴射到氣缸中，只是實(shí)現(xiàn)汽油分層燃燒的技術(shù)基礎(chǔ)。大眾的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)要利用燃燒室內(nèi)的渦流來實(shí)現(xiàn)分層燃燒的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，由于空氣流速過快，渦流反而不容易形成，這就不利于在火花塞附近形成相對(duì)混合氣濃度較高的區(qū)域，也就不利于實(shí)現(xiàn)汽油的分層燃燒。因此我們不難得出這樣一個(gè)結(jié)論：大眾的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)是適用于低轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)，其對(duì)低速時(shí)的燃油消耗有很大程度的削減。而在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣流速較快，在氣缸內(nèi)的渦流效果明顯下降，實(shí)現(xiàn)分層燃燒也就更為困難，為了避免這一現(xiàn)象，在高轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量就會(huì)相對(duì)有一定提高，此時(shí)的油耗也就會(huì)有些許提高。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：均勻燃燒和分層燃燒。均勻燃燒：在全負(fù)荷時(shí)，燃油噴射與進(jìn)氣同步，燃油得到完全霧化，使混合汽均勻地充滿燃燒室，自然會(huì)得到充分的燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力得到淋漓盡致的發(fā)揮。在均勻燃燒時(shí)有著和傳統(tǒng)噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相同的空氣與燃油混合比，即空燃比是14.7∶1。而燃油的蒸發(fā)又使混合汽降溫，去除了爆震的產(chǎn)生。也就是說在均勻燃燒情況下，在獲得高動(dòng)力輸出和扭矩值的同時(shí)付出了較低的燃油消耗。

缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)出色的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在部分負(fù)荷時(shí)的分層燃燒。

可燃混合物只分布在火花塞周圍，換句話說，空燃比是14.7∶1的混合氣集中在火花塞周圍，在燃燒室的其他部分則是非常稀薄、接近純空氣的混合氣?；旌掀麑拥拇笮》秶_地反映了瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的需求。在分層燃燒時(shí)，直到壓縮行程時(shí)才噴射燃油，油霧直接進(jìn)入燃燒室中的空氣，而噴油就發(fā)生在點(diǎn)火前瞬間。發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低速時(shí)燃油非常節(jié)省。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在燃燒時(shí)空氣層隔絕了熱，減少了熱量向汽缸壁的傳遞，從而減少了熱量損失提升了發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。

燃油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)難以克服兩個(gè)缺點(diǎn)：第一，該技術(shù)在比較柔和的駕駛方式才能實(shí)現(xiàn)分層燃燒，表現(xiàn)出較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性；而在需要性能的時(shí)候就必須轉(zhuǎn)換到均勻燃燒，這樣的話就等于性能表現(xiàn)和省油表現(xiàn)不能同時(shí)滿足。第二，缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音問題比較大，尤其在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候，其聲音有些類似柴油機(jī)。這兩個(gè)問題現(xiàn)在都不能從根本得到解決。國(guó)產(chǎn)FSI發(fā)動(dòng)機(jī)為何技術(shù)縮水？“分層噴射”和“均勻噴射”兩種運(yùn)行模式的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)在奧迪中國(guó)的網(wǎng)站上卻只變成了一種運(yùn)行模式—“均勻噴射模式”。

從外觀上看不出縮水的FSI發(fā)動(dòng)機(jī)

沒有分層噴射功能的縮水版FSI保留了“均勻噴射”工作模式，也就是說不論低負(fù)荷還是高負(fù)荷的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)進(jìn)行燃料缸內(nèi)均勻燃燒，但是噴油量依然還是根據(jù)進(jìn)氣量來精確控制的（GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的特性），以此保證原有的高動(dòng)力輸出和扭矩并實(shí)現(xiàn)較低的燃油消耗量。由于沒有分層噴射功能，縮水版FSI在低速運(yùn)行時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)低于有此功能的發(fā)動(dòng)機(jī)，原因

汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)最精密的部分――噴油嘴

汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)最精密的部分就應(yīng)該是噴油嘴了。噴油嘴是一個(gè)高精密度的零件，噴油量的多少就取決于其環(huán)形間隙開合的大小。為了保證精確的噴油量，環(huán)形間隙很小，誤差極少。由于精度高間隙小，對(duì)粘附在間隙內(nèi)的雜質(zhì)的敏感性就高了，有一點(diǎn)雜質(zhì)都會(huì)造成阻塞，導(dǎo)致供油不足。而積碳就是造成阻塞的主要的雜質(zhì)。有資料表明，環(huán)形間隙內(nèi)6/1000毫米厚的積碳就會(huì)使噴油嘴油量下降26%。它還會(huì)改變?nèi)加蛧娚浞较?，?dǎo)致混合氣不均勻，使汽車動(dòng)力性能下降。

很多人都認(rèn)為積碳是由于使用燃油標(biāo)號(hào)低造成的，多花點(diǎn)錢加注高標(biāo)號(hào)汽油就可以緩解，可惜真