缸內直噴是將燃油噴嘴安裝於氣缸內，直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合。噴射壓力提高，使燃油霧化細緻，精準地按比例控制噴油並與進氣混合，並且消除了缸外噴射的缺點。噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設計，使油氣能夠在整個氣缸內充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉化效率提高。FSI發動機有有三種種燃燒模式：分層燃燒和均質稀燃模式和均質燃燒模式。分層燃燒模式在進氣過程中節氣門開度相對較大，減少了一部分節流損失。進氣過程中的關鍵是進氣歧管中安置一翻版，翻版向上開啟。封住下進氣歧管，讓進氣加速透過，與ω形活塞頂配合，相成進氣渦旋。分層燃燒時噴油時間在上止點前60°至上止點前45°，噴射時刻對混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂的凹坑內，噴出的燃油與渦旋進氣結合形成混合氣。混合氣形成發生在曲軸轉角40°至50°範圍內，如果小於這個範圍，混合氣無法點燃，若大於，就變成均質狀態了。分層燃燒的空燃比一般在1.6-3之間均質稀燃模式：節氣門大開，進氣翻版關閉。燃油在點火上止點300°前噴入，λ=1.55.混合氣形成時間長，燃燒均勻，透過精確控制噴油，可以達到較低的混合氣濃度。均質稀燃的點火時間選擇範圍寬泛，有很好的燃油經濟性。均質燃燒則能充分發揮動態響應好，扭矩和功率高的特點。均質燃燒進氣過程中節氣門位置由油門踏板決定，進氣歧管中的翻版位置視不同情況而定。當中等負荷時，翻版依然是關閉的，有利於形成強烈的進氣旋流，利於混合氣的形成與霧化。當高速大負荷時，翻版開啟，增大進氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質燃燒的噴油、混合氣形成與燃燒和均質稀燃模式基本一樣。均質燃燒情況下λ≤1.由於國內油品的問題，中國產的FSI沒有使用分層燃燒技術綜上所述，噴油量取決於發動機訊號，發動機轉速訊號，如節氣門位置，空氣流量計訊號，利用氧感測器訊號，水溫感測器等訊號進行修正,如下圖！

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我來分享一下，先說一下汽油直噴發動機的歷史。

汽油直噴最早是在上世紀50年代由德華人提出的，主要是為了採用直噴來提升功率，滿足賽車的需求，最早是由賓士在1954年在S300L賽車上使用，其實在1952年寶沃已經有直噴汽油機參加比賽了，比賓士還早兩年。這時候的直噴技術是機械控制的，基本集中在用直噴提升自吸發動機的功率參加賽車運動，並沒有進入民用。

汽油直噴發現的第二階段是從上世紀80年代末開始，三菱採用了電控的直噴系統來實現稀薄燃燒的概念，主要目標是為了降低油耗。後來賓士，寶馬，大眾等都跟進這一稀燃直噴自然吸氣技術，開發了量產的發動機。但是很快在進入2000以後大家發現稀薄燃燒系統的排放，尤其是稀薄燃燒下的NOx氮氧化合物排放無法解決，因此該技術方案逐漸退出舞臺。

從2003-2006年大眾推出了繼續直噴增壓小型化方案的EA111和EA113以及後續的EA888系列發動機，該系列開始大眾奠定了均值混合直噴增壓發動機的技術路線，該技術路線被證明是目前技術條件下平衡排放和油耗的最佳路線，主要目標是採用小型化降轉速來轉移發動工作區來降低油耗，同時均質燃燒方式加三元催化器可以很好的解決排放問題。目前幾乎所有新開發的直噴增壓發動機都採用這個技術路線。圖1是直噴發動機技術路線發展歷程。

用小排量渦輪增壓發動機代替大排量自吸發動機，由於增壓發動機尤其是直噴增壓發動機可以在低轉速實現很高的扭矩，透過變速箱速比的調整，在同樣的整車需求功率下和自吸發動機相比增壓發動機可以在更低的轉速更高的負荷工作，這樣透過轉移發動機執行負荷點的辦法來提高發動機的效率，從而降低油耗。可以很明顯的看出，這種技術路線發動機整體的熱效率並不需要做很大的提升，就能獲得較大的油耗降低。小排量渦輪增壓技術路線透過轉移執行負荷點巧妙的避開了直接提高熱效率這一技術難題，這使得增壓直噴小型化技術路線最終成為業界當前最主流的方案之一，歐洲企業也因為此技術基本放棄了自然吸氣發動機技術路線。下面圖2大家可以看一下如何轉移執行工況點。

汽油直噴技術下一步的發展主要有以下幾個技術路線：

1.採用更好高壓力的汽油噴射系統，目前量產的直噴汽油機的噴射壓力普遍在150bar到250bar之間。提高噴射壓力有助於降低PN顆粒物排放，圖5。下一步預計會引入350bar的系統，大眾在歐洲上市的EA211 1.5Evo已經採用了350bar的噴射系統，圖3圖4。目前博世、大陸、德爾福等供應商還在研發更高壓力的500bar系統。

還有一個另類，馬自達在Skyactive X第二代創馳藍天發動機上使用均質壓燃的燃燒系統，為了滿足壓燃情況下燃油混合的需求和保證燃燒穩定性，馬自達開發了超高壓的GDI噴射系統，噴射壓力高達1000bar。這幾乎接近了柴油機的噴射壓力。圖6

2.GDI＋PFI雙噴射系統

也就是每個氣缸有兩個噴嘴一個GDI直噴噴嘴加一個PFI氣道噴射噴嘴。主要的目的是降低顆粒物排放，尤其是顆粒物數量PN。在小負荷時採用氣道噴射噴嘴，在大負荷時採用GDI直噴噴嘴，中間負荷兩種噴嘴共同工作。冷機狀態和暖機狀態的可以採用不同的策略，冷機的時候更多的採用PFI氣道噴射噴嘴來降低排放。同時，採用PFI的時候高壓油泵驅動力變小，還可以降低摩擦阻力，減少油耗。這一技術方案目前以豐田和大眾兩家為主導，主要在2.0L及以上的直噴發動機上採用。圖7是EA888 Gen3的雙噴射系統。圖8是豐田2.0T雙噴射系統的噴射策略。

另外說一下，雙噴射雖然豐田和大眾都在用，最近三菱也加入進來了。但是雙噴射的概念最早是豐田開發的。第一個雙噴射系統是豐田在代號為D4S的3.5V6自然吸氣直噴發動機開發的，該發動機於2005年釋出，用在雷克薩斯GS350和IS350上，主要是為了應對當年美國的超低排放法規。

3.water injection缸內噴水＋汽油直噴燃燒系統

寶馬下一步發動機重點的研究方向是缸內噴水燃燒。目前寶馬的M4 GTS限量版跑車上已經推出了噴水燃燒系統（見圖9），只不過是進氣道噴水。目前寶馬正在和博世聯合開發缸內噴水的系統。缸內噴水系統有幾個非常明顯的優勢:

a.缸內噴水可以大大的降低排氣溫度，在不損失功率的情況下可以輕鬆的滿足歐6排放中關於RDE實際道路駕駛工況排放的要求。

b.缸內噴水可以很好的抑制發動機的爆震傾向，從而使發動機在滿足排放要求的情況下達到更高的效能，寶馬M4 GTS已經證明了噴水系統在效能上的優勢。

c.缸內噴水有助於提高熱效率，降低油耗，目前寶馬的研究結果顯示油耗可以達到柴油機的水平。

以上是汽油缸內直噴系統最新的技術進展。