21
大众FSI发动机分层燃烧技术示意图
22
大众FSI发动机分层燃烧技术解析
由于活塞顶部设计了一个利于成涡流的凹 坑，汽油喷射入活塞坑以后，可以向上运 动到火花塞附近，在火花塞附近形成一个 较浓的区域，有利于点火。当中心区域点 燃以后，放出的热量要大大高于火花塞点 火能量，因此就很容易引燃周边汽油浓度 较小的区域实现稀薄燃烧 。
16
（10）维护保养不便。
三菱GDI发动机
17
燃油喷射状态
进气过程喷射
压缩过程喷射
18
涡流形成
19
3.4.2 FSI发动机
20
1、FSI发动机的分层燃烧技术
把燃油直接喷射到汽缸中去，以获得更好 的点火和燃烧条件。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，保证在顺利点火的情况下 尽可能的实现稀薄燃烧。而这种在不同区 域拥有不同混合气浓度的燃烧技术叫做汽 油机分层燃烧技术。
（2）壁面引导法——燃油喷嘴远离火花塞布置，利
用特殊形状的活塞表面配合气流运动，将燃油蒸气导向火 花塞并在火花塞间隙形成合适浓度的混合气，
MITSUBISHI、TOYOTA、NISSAN等公司开发的机型。
（3）气流引导法——同样是燃油喷嘴远离火花塞，
利用缸内有组织的气流运动来达到上述目的。
FEV、AVL等公司开发的机型。
12
3、燃烧系统
GDI发动机燃烧系统按喷油器和火花塞的相对位置和混合 气的组织形式可以有3种类型：
（1）喷束引导法——燃油喷嘴靠近火花塞布置，火
花塞位于燃油喷束的边缘，这种方式的优点是保证当整个 燃烧室内为稀薄混合气时，火花塞周围仍能形成可供点火 的混合气浓度。
Ford、Honda等公司生产的某些机型。
23
大众FSI发动机两次燃油喷射示意图
24
大众FSI发动机两次燃油喷射工作过程
系统在一个运转周期内使用了两次燃油喷射。 （1）第一次喷射是在吸气行程的时候喷入部分汽
油，让汽油跟空气能有充分的时间混合。 （2）第二次喷射，是在压缩终了时活塞接近上止
点的时候喷入部分汽油，让火花塞周围形成较浓 的区域，利于点火。 在整个压缩过程中，活塞顶部都在形成强烈的涡 流，这样空气跟汽油就能混合得更均匀，燃烧更 充分。
13
5、GDI发动机的优点
14
与传统式汽油机比较：
（1）燃油经济性更好。 （2） 最高动力相似。 （3） 扭力更好，特别在低转速时。 （4） 有害的气体更少。
15
6、GDI发动机存在的问题
（1）中小负荷下未燃碳氢（UBHC）的排放较多 。 （2）空燃比不在当量比附近，目前成熟的三元催化技术
大家好
1
3.4 缸内直喷发动机工作原理与检修
2
教学内容： 1、GDI发动机 2、FSI发动机 3、TFSI发动机 4、TSI发动机
3
汽油喷射的三种技术
（1）化油器式汽油机 （2）进气管喷射电控汽油机 （3）缸内直喷电控汽油机
4
两种燃油喷射方式汽油机
5
缸内燃油喷射发动机的优点：
（1）脉冲增压可以实现。 （2）可采用更大的气门叠开角。 （3）进气管内无燃料沉积。 （4）进气管造型不受制约。 （5）可以提高压缩比。 （6）可以实现混合气分层燃烧。 （7）可直接冷却燃烧室部件。
25
2、FSI发动机燃油供给系统基本组成
系统主要由低压电动燃油泵、燃油滤清器、 高压电动燃油泵、燃油计量阀、燃油轨、 燃油压力传感器、喷油器等组成。
26
FSI发动机燃油供给系统示意图
27
充气系统
FSI发动机采用的是类似柴油机工作方式将 高压汽油直接喷入气缸爆发燃烧以获得动 力。
不能得到有效利用，因而NOx排放较高。GDI发动机较高的 压缩比和较快的反应放热率也会引起NOx升高。 采用了EGR技术解决这个问题。 （3）在低负荷、过渡工况和冷起动的情况下，GDI发动机 的微粒排放比进气道喷射发动机有明显增加。 （4）在理论要求的范围内控制分层混合气的组织和燃烧 较为困难。 （5）工况变化时（实现“早喷”和“迟喷”之间的平滑 过渡）所要求的喷射策略较为复杂，发动机负荷的“无级” 变化较难。 （6）气缸内的燃烧沉积物较多，使用高能点火，影响火 花塞寿命。 （7）喷嘴本身无自洁作用，容易结构污染。 （8）高压供油系统零部件的磨损较快、成本较高等。 （9）结构比较复杂，可靠性、耐久性有待进一步检验。
在大负荷和全负荷时，燃油在进气行程中喷入气 缸，实现均质预混合燃烧，以保持汽油机升功率 高的特点。
11
（2）多阶段喷射模式
多阶段喷射模式是指在进气行程中先喷入所需燃 料的1/4，形成极稀的均质混合气，其余燃料在压 缩行程后期再次喷入，形成分层混合气。
应用该技术可实现发动机从中小负荷到大负荷的 平稳过渡，降低气缸内的气体温度，抑制爆燃的 产生。
6
搞清几个概念：
（1）GDI（Gasoline Direct Injection ）
汽油直接喷射缸内直喷发动机
（2）FSI（Fuel Stratified Injection ）
燃油分层喷射缸内直喷发动机
（3）TFSI（Turbo Fuel Stratified Injection ）
带涡轮增压器的燃油分层喷射缸内直喷发动机
（4）TSI（Twincharger（Fuel）Stratified Injection ）
带机械增压器和涡轮增压器的燃油分层喷射缸内直喷发动机
7
3.4.1 GDI发动机
8
1、GDI发动机燃油供给系统基本组成
系统主要由低压输油泵、燃油压力传感器、喷油 压力控制阀、高压油泵、蓄压燃油轨、喷油器等 组成。
广泛应用内开式旋流喷油器，只有一个喷孔，工 作油压为5.0-10MPa。
9
2、喷射模式
GDI分两步喷射的过程，第一步在进气冲程中喷 射汽油以降低气体温度，适应高压缩比；第二步 在压缩冲程后期喷射汽油，形成上面阐述过的层 状混合气形态。
单阶段喷射模式 多阶段喷射模式
10
（1）单阶段喷射模式
在中小负荷时，燃油在压缩行程后期喷入，实现 混合气分层稀燃并采用质调节以避免节流阀的节 流损失，从而使GDI汽油机达到与柴油机相当的经 济性。