【摘要】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稳高效地燃烧，缸内直喷是通过均匀燃烧和分层燃烧实现高负荷以及低负荷下的燃油消耗降低，动力还有很大提升的一种技术。本文着重介绍了缸内直喷的工作原理、缸内直喷的实际应用、稀薄燃烧技术三方面的内容。

【关键词】汽车；发动机；缸内直喷技术

一、缸内直喷的工作原理

缸内直接喷射技术是为了改善传统汽油发动机供油方式的不足而研制的。先进的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100ba以上的压力，将汽油提供给气缸内的电磁喷射器，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。缸内直喷控制的精确度接近毫秒，其关键是考虑喷射器的安装，必须在气缸上部留给其一定的空间。由于气缸顶部已经布置了火花塞和多个气门，已经相当紧凑，所以将其布置在靠近进气门侧。由于喷射器的加入导致对气缸的设计和制造要求都相当高，如果布置不合理或制造精度达不到要求导致刚度不足甚至漏气则得不偿失。另外，FSI发动机对燃油品质的要求也比较高，目前国内的油品状况可能很难达到FSI发动机的要求，所以部分装配了FSI的进口高尔夫出现了发动机的“水土不服”。此外，FSI技术采用了两种不同的注油模式，即分层注油和均匀注油模式。

发动机低速或中速运转时采用分层注油模式。此时节气门为半开状态，空气由进气管进入气缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状，从而在火花塞附近形成期望中的涡流。当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由喷射器喷出，形成可燃气体。这种分层注油方式可以充分提高发动机的经济性，因为在转速较低、负荷较小时，除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其他地方只需空气含量较高的混合气即可，而FSI使其与理想状态非常接近。当节气门完全开启，发动机高速运转时，采用均匀注油模式，大量空气高速进入气缸形成较强涡流并与汽油均匀混合。从而促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。

二、缸內直喷的实际应用

缸内直喷技术在VAG集团中被广泛运用，由奥迪RS4和R8共享的4.2LFSI发动机即是其中性能强悍的代表作。大众集团可以算是导入缸内直喷技术最具代表性的例子，目前奥迪和VW都已将名为FSI（奥迪品牌）或TSI（大众、斯柯达品牌）的缸内直喷发动机列为旗下车款的高阶动力来源，甚至在奥迪和VW车系的顶级车上更以FSI结合上涡轮增压以增大动力。

供油系统采用缸内直喷设计的最大优势在于燃油是以极高压力直接注入燃烧室中，因此除了喷油嘴的构造和位置都异于传统供油系统，在油气的雾化和混合效率上也更为优异。采用缸内直喷的发动机除了材质上的讲究，活塞、燃烧室也都经过特别设计。但是缸内直喷技术也并非完美，因为从经济层面来看，采用缸内直喷的供油系统，除了在研发过程中必须花费更大成本，在部件构成复杂且精密的情况下，零组件的价格也比传统供油系统来得昂贵，这些也都是未来缸内直喷发动机尚待克服的要素。

现代汽车所使用的发动机都属于内燃机发动机一类，将燃料与新鲜空气导入发动机的气缸后压缩，再以火花跳火引爆压缩的油气，利用爆炸的力量推动活塞，通过曲轴产生旋转的机械能推动车辆。在这个过程之中，燃油与空气之间是否获得最佳的混合效果与燃烧效果，将决定发动机输出效能的高低。

喷射发动机是由fuelinjection直译而来，正确的说法应是燃料喷射发动机。而燃料喷射的位置在进气歧管当中，利用喷嘴产生雾化的油气，与进气系统的新鲜空气进行均匀混合后导人发动机。现行车辆所使用的歧管喷射系统是在20世纪80年代开始导人的主动式供油技术，取代了原本机械式的化油器被动供油系统。歧管喷射系统的供油喷嘴安装在进气歧管上，在发动机的进气行程时喷射注入燃油，利用喷嘴产生雾化的油气与进气系统的新鲜空气进行均匀混合后导入发动机，作为发动机运作的燃料。

三、稀薄燃烧技术

为了达成节省能源的目标，科学家将空气与燃油的比例大幅下降，发展出不同于传统的歧管直喷技术，这便是稀薄燃烧技术。稀薄燃烧技术的原理：使用稀薄燃烧技术的发动机，喷油嘴的位置不再位于进气歧管当中，而是置于气缸内，将燃油直接喷注于燃烧室。

汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术归纳起来有以下三个方面。一是提高压缩比。采用紧凑型燃烧室，通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13∶1左右，促使燃烧速度加快。二是分层燃烧。如果空气与燃油的混合比达到25∶1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12∶1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物（NOx）的排放量，此时采用燃油定时喷射与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段：进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布；进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。三是高能点火。高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的。

参考文献

[1]庄葳.奇瑞QQ6间隙性缺缸故障[J].汽车维修技师，2009（01）.

[2]金辉.曲轴位置传感器故障[J].汽车维修，2007（12）.

作者简介：吴敏（1967.10—），男，汉族，重庆人，本科，教授，研究方向：汽车与电子工程技术。