供油系统
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2023年3月16日发(作者：项目进度表格模板)燃油供给系统
任务一汽油发动机燃料供给系统
学习目标
1.了解汽油机燃油系统的发展
2.掌握电控发动机燃油供给系统组成原理
3.掌握汽油机燃油供给系统组成部件作用
1.汽油机燃油系统的发展
上个世纪60年代，汽车用燃油输送系统绝大多数仍采用构造简化的化油器。随着汽车工
业的发展，汽车尾气排放带来的空气污染日益严重，西方各国都制定了汽车排放法规法
案。同时受能源危机的冲击以及电子技术、计算机等飞速发展，促进了电子控制汽油机喷
射发动机的诞生。1953年美国奔第克斯（Bendix）首先开发了电子喷射器，1957年正式问
世。
传统的化油器存在诸如发生气阻、结冰、节气门响应不灵敏等现象，在多缸发动机中供
油不匀,引起工作不稳、不利于大功率设计。为了弥补这些缺陷，早在上世纪30年代，汽
油喷射系统就已在开始航空发动机的研究中被作为研究对象，经过10多年的深入研发，在
1945年开始应用于军用战斗机上。它充分的消除了浮子式化油器不能完全适用军用战斗机
作战工况的缺点，汽油喷射技术应运而生。
尽管汽油喷射技术有诸多优势，但由于其生产受当时社会生产力、生产工艺、技术的制
约，其制造成本非常高，因此汽车用汽油喷射装置最初只能应用在数量很少的赛车上，它
能满足赛车所要求的大发动机输出功率和灵敏的油门响应性能。到50年代末期，大多数赛
车都已经采用了汽油喷射作为燃油输送系统。
汽油喷射应用于民用批量生产的轿车发动机上，实在1950-1953年高利阿特与哥特勃罗
特两公司首先在2缸2冲程发动机上安装了汽油喷射（缸内喷射）装置。1957年奔驰公司
又在4冲程发动机上才用了它。
由于各发动机制造商强调发动机输出功率的提高，为了确保全负荷时大扭矩输出特性，
空燃比控制必然偏小，以提高喷油量，因此，对空燃比的控制精度也比较低。但是随着电
子控制技术的发展、应用，电子燃油控制的各种有点渐渐显现出来，包括各种精细的补偿
功能和良好的空燃比控制性、灵敏的节气门响应性、高功率的从输出。
另外，在电子技术方面，晶体管早已发明，但是由于成本高，性能不稳定，还不能很好
地应用于汽车上。故奔第克斯在开发阶段应用真空管开发了计算机。在1957年发表时，正
式晶体管开始实用化时代，因此，她开发的电子控制汽油喷射装置只在美国三大汽车公司
之一的克莱斯勒汽车上装用。
2.电控汽油机燃油喷射系统的优缺点
汽油喷射系统的实质就是一种新型的汽油供油系统。化油器利用空气流动时在节气门上
方的喉管处产生负压，将浮子室的汽油连续吸出，经过雾化后输送给发动机。汽油喷射系
统则是通过采用大量的传感器感受各种工况，根据直接或间接检测的进气信号，经过计算
机判断和分析，计算出燃烧时所需的汽油量，然后将加有一定压力的汽油经过喷油器喷
出，以供发动机使用。
电控发动机系统取消了化油器供油系中的喉管，喷油位置在节气门下方，直接在进气门
附近或缸内，有计算机控制喷油器精确供油。与化油器式发动机相比，汽油喷射系统具有
以下优点：
1）提高发动机的充气系数，从而增加了发动机的输出功率和扭矩
这是因为汽油喷射系统没有化油器的喉管，减少了进气压力的损失；汽油喷射是在进气
歧管附近，只有空气通过气管。这样可以增加进气歧管的直径，增加进气歧管的慢性作
用，提高充气效率。
2.）汽油燃烧充分，降低油耗，减少排气污染，而且响应速度快
能根据发动机负荷的变化，精确控制混合气的空燃比，适应发动机的各种工况。
3）提高了发动机工作的稳定性
可均匀分配各缸燃油，减少了爆震现象，同时，也降低了废气排放和噪声污染。
4）提高了汽车驾驶性能
在寒冷的冬季里，化油器主喷油管的附近容易结冰，会造成发动机输出功率不足，而汽
油喷射供油不经过节气门和进气歧管，所以没有结冰现象，从而提高了冷起动性能；另
外，汽油喷射是高压供油，喷出的汽油雾滴比较小，汽油不经过进气歧管，所以，当突然
加速时，雾滴较小的汽油能与空气同时进入燃烧室混合，因而比化油器供油的响应速度
快，加速性能好。
与传统的化油器相比，电控汽油喷射系统可以使汽车燃油消耗率降低5％到15％，废气
排放减少20％左右，发动机功率提高5％到10％.电控汽油喷射系统无论从燃油经济性、
发动机动力性，还是从排气和噪声污染等方面，都具有化油器式发动机无法比拟的优越
性。
电控汽油机喷射系统的缺点在于价格偏高，维修要求高。
3.电控发动机燃油供给系统组成
电控发动机燃油供给系统由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节
器、喷油器、回油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器。
电控发动机燃油供给系统组成
4.电控发动机燃油供给系统组成原理
1）ECU将发动机转速和负荷信号作为主控信号，控制喷油量（喷油电磁阀开启的时
间长短），并根据其它有关输入信号加以修正，确定总喷油量。
2）ECU根据传感器的信号和发动机的点火顺序，将喷油时间控制在一个最佳时刻。
3.当驾驶员快速松开油门时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低减
速时的废气排放和油耗。发动机加速时，发动机转速超过安全转速，ECU将会在临界转速
切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以防止发动机超速运转损坏发动机。
4.燃油泵控制当点火开关打开后，ECU将控制汽油泵工作2-3秒，以建立必须的油
压。此时若不起发动机，ECU将切断汽油泵控制电路，汽油泵停止工作。在发动机起动过
程和运转过程中，ECU控制汽油泵保持正常运转。
电控发动机燃油供给系统组成原理
5.汽油机燃油供给系统组成部件作用
1）燃油箱
燃油箱的作用是贮存汽油，在一般车辆中燃油箱一般做成简单的方形或圆柱体形状，但轿车
燃油箱为了适应整车外观造型及车架的需要往往做成比较复杂的形状，如图4-3所示为一
汽奥迪100的油箱构造。油箱体一般采用薄钢板冲压焊接而成，为了提高其强度，其表面往
往冲压成加强筋形式。油箱体上设有加油口和加油管，管内装有用金属网制成的滤网。为了
防止汽车振动带来的燃油振荡，箱
内装有隔板。油箱顶面装有输油管
及油面传感器。
为了防止汽油在行驶中因振荡而溢
出和箱内汽油蒸气的泄出，油箱应
是密闭的。但在密闭的油箱中，当
汽油输出而油面降低时，箱内将产
生一定的真空度，真空度过大时汽
油将不能被汽油泵吸出而影响发动
机的正常工作；另一方面，在外界
温度高的情况下，汽油蒸气过多，
将使箱内压力过大。这两种情况都
要求油箱能在必要时与大气相通。
为此，一般采用装有空气阀和蒸气燃油箱
阀的油箱盖。油箱盖内有垫圈用以封闭加油管口。当箱内汽油减少，压力降低到0.098MPa
以下时，空气阀被大气压开，空气便进入油箱内，使汽油泵能正常供油。当油箱内汽油蒸气
过多，其压力大于0.11MPa时，蒸气阀被顶开，汽油蒸气泄出到大气中，以保持油箱内的正
常压力。近年来塑料燃油箱的应用日益广泛。与金属燃油箱相比，塑料燃油箱具有重量轻、
造型随意、不会爆炸、燃油渗漏性小、不易被腐蚀的优点。
2）燃油管
汽车一般有三条燃油管：进油管，回油管和燃油
蒸气排放管(某些车型有)。进油管将燃油从油箱输
送到发动机；回油管将多余的燃油输送回油箱；燃
油蒸气排放管将HC气体(即挥发的汽油)从燃油箱
内送至活性碳罐。这三条通道通常装在车身地板下
或车架下。为防止路面飞起的石子损坏管道，安装
有防护板。由于发动机的振动，在燃油管与化油器
和燃油泵连接处要用橡胶软管。
燃油管
3）燃油滤清器
滤清器串在燃油泵和油箱之间的管路
上。它的作用是在燃油进入燃油泵之前把
含在油中的水分和氧化铁、粉尘等杂物除
去，防止燃油系统堵塞，减少机械磨损，
确保发动机稳定运行，提高可靠性。燃油
滤清器必须定期更换，如果燃油杂质含量
大时，更换的里程间隔应相应缩短。燃油
滤清器外壳上的箭头表示燃油的流动方
向，安装燃油滤清器时，不允许倒装。
燃油滤清器
4.电动燃油泵
燃油泵的功用是将汽油从燃油箱中吸上来，
并使之具有一定的压力，克服燃油管路和滤清
器的阻力，经过管路和燃油滤清器进入供油管
中。为满足发动机的工作要求，燃油泵要有充
分供油能力，其最大供油量。电动汽油泵有两
种安装方式：一种是在汽油箱外，安装在输送
管路中的外装串联式；另一种是安装在油箱中
的内装式。
电动燃油泵
5.燃油分配管
燃油分配管，也被称作分配油
管或共轨，其功用是将汽油均
匀、等压地输送给各缸喷油器。
由于它的容积较大，故有储油蓄
压、减缓油压脉动的作用。
燃油分配管
6.喷油器
喷油器的功用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气道或进气管内，并
与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器的通电、断电由电控单元控制。电控单元以电脉
冲的形式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时，喷油器因通电而开启；电脉冲回落
到零时，喷油器又因断电而关闭。
7.油压调节器
油压调节器的功用是使燃油供给系统的压力与进气管压
力之差即喷油压力保持恒定。因为喷油器的喷油量除取决于
喷油持续时间外，还与喷油压力有关。在相同的喷油持续时
间内，喷油压力越大，喷油量越多，反之亦然。所以只有
保持喷油压力恒定不变，才能使喷油量在各种负荷下都只惟
一地取决于喷油持续时间或电脉冲宽度，以实现电控单元对
喷油量的精确控制。
油压调节器
8.油压脉动缓冲器
当汽油泵泵油、喷油器喷射及油压调节器的回油平面阀
开闭时，都将引起燃油管路中油压的脉动和脉动噪声。燃
油压力脉动太大使油压调节器的工作失常。油压脉动缓
冲器的作用就是减小燃油管路中油压的脉动和脉动噪声，
并能在发动机停机后保持油路中有一定的压力，以利于发
动机重新起动。
油压脉动缓冲器
任务二柴油发动机燃料供给系统
学习目标
1.了解直列A型喷油泵的构造和原理
2.了解喷油器的构造和原理
3.熟悉柴油共轨系统的组成及工作原理
1.柴油发动机的燃油供给系统组成
1）柴油发动机的燃油供给系统由柴油箱、燃油滤清器、输油泵、喷油泵、高压油管、喷
油器、回油管等组成(如图4-10所示)。
柴油发动机的燃油供给系统
2）直列A型喷油泵的构造和原理
（1）供油系统简要说明：发动机在启动前用输油泵2上面的手动柄泵油，发动机在工作
时，由联轴器7经提前器6带动喷油泵内的凸轮轴，由凸轮轴的泵油凸轮推动输油泵的活塞
泵。柴油经负压管12（从柴油箱到输油泵这段油管的压力低于大气压力），被吸入到输油泵
中，经输油泵进入低压油管10，再进入到柴油滤清器3，到滤清器3后柴油分成两路，一路
经油压调整螺栓，多余的油从回油管11返回油箱；另一路经滤清器3左面的油管进入到喷
油泵4内的低压油腔，从输油泵2出来到滤清器3再到喷油泵4这部分是低压油路，里面保
持0.2Mpa左右的压力油，这部分燃油是正压。发动机在工作时这部分低压油，经油门踏板、
调速器5的控制，被量油机构的柱塞变成高压油，从高压油管9进入到喷油器8被喷入到发
动机中。
（2）喷油泵高压部分的工作原理：发动机在工作时由联轴器7经提前器6带动喷油泵内的
凸轮轴（如图4-11所示）12，凸轮轴12的旋转运动推动挺柱体11变成上下运动，挺柱体
11的上部带有可以调节高低的正时螺钉
10，正时螺钉10随动柱塞4上下运动，
挺柱体向下运动时柱塞弹簧8伸展，推
动弹簧下座9带动，柱塞4向下运动时
从低压油腔3吸入柴油，挺柱体11向上
运动时推动柱塞4向上运动，先关闭进
油孔，同时通过柱塞弹簧下座9压缩柱
塞弹簧8，柱塞继续向上运动时产生高压
油，高压油推开出油阀芯经出油阀座，进
入高压油管，由喷油器喷入发动机内。
喷油泵
3）喷油泵油量调节部分的工作原理与调速器分类
（1）RFD调速器的构造。（RFD调速器为机械两级式调速器）
飞铁装在RFD机械式调速器喷油泵的凸轮轴上，发动机工作时带动凸轮轴转动，凸轮轴又带
动调速器的飞铁向外张开，飞铁滚柱就把套筒向轴向推动，拨叉连接在套筒轴承上。拨叉（丁
字块）仅在轴向移动，它套在从调速器盖的销轴吊下的导杆，在导杆中间有轴，轴上装有浮
动杆，浮动杆销轴下装有支撑块，支撑块套入支撑杆底部槽口中，支撑杆经偏心轴与负荷控
制杆（调速手柄）装在一起。操作负荷控制杆时就是促动浮动杆、连杆、喷油泵的控制齿条
同步运动。操作负荷控制杆时也是促动浮动杆、连杆及齿条同步运动。
RFD调速器的构造
喷油泵的控制齿条同连杆顶部连接在一起，启动弹簧挂在浮动杆顶部。另一端挂在调速器壳
体的弹簧卷眼，吊下拉杆的拉杆轴还装有导杆。在拉杆同调速杠杆之间，装有调速弹簧，而
由装在调速杠杆轴部的速度控制杆来决定调整力的大小。因此，在常用转速范围内（超出调
速器所控制的转速范围）拉杆下端经常与行程调节螺栓接触。在高速控制时，可通过拉杆、
滑动杆和浮动杆的连接机构，加大杠杆比，在拉杆底部装有能控制低速的怠速弹簧。
通过调节调速杆的角度就可改变调速弹簧的预紧力，因此可以调定所需要的任何发动机转
速。利用上述结构可根据发动机所承受的负荷，而通过此种调速器同时发挥最小、最大速度。
调速器和可变速度调速器双方面的功能，把调速杠杆调节为发动机标定转数，并以加速踏板
控制负荷调节杆可产生前者的功能，而把负荷调节杆设定在全负荷位置，并操作调速杆，就
可发挥后者的功能。此外在拉杆下端装有怠速弹簧，在汽车行驶中可进行低速控制。
柱塞在发动机工作时受两个力的作用。一是受凸轮轴的作用上下运动产生高压油，二是受调
节齿杆的作用，产生旋转运动改变柱塞的有效行程，使供油量的大小发生改变。
（2）RFD调速器的启动和怠速工况
在发动机停车状态下，飞铁受调速弹簧、怠速弹簧和启动弹簧的弹力作用而闭合。在这种
情况下负荷控制杆和调速杆都完全被推到"增油"方向，而控制齿条则前进到在发动机启动时
能获得最大喷油量的位置。如果调速器装有齿条限位器，则控制齿条会进到同该限位器接触
为止。当发动机启动而使负荷控制杆回到怠速位置飞铁的离心力就随着发动机转速的改变而
增减。在怠速运转范围内，飞铁产生小离心力，该离心力同怠速弹簧和启动弹簧的合力平衡，
从而使控制齿条保持一定的位置。因此发动机能处于平稳运转状态。
RFD调速器的启动和怠速工况
但是，当发动机转速变化时，飞铁的离心力也随着变化，并将此变化传到拨叉。拨叉的运动
将通过导杆和浮动杆传给控制齿条，以调节喷油量，而使发动机以规定的怠速稳定地运转。
（3）RFD调速器的标定工况
当负荷控制杆从怠速位置向"增油"方向移动（手柄离开怠速限位螺钉到接触高速限位螺
钉）时，将由连接于负荷控制杆的偏心轴使浮动杆以拉杆上的共支点B为中心旋转，并把控
制齿条推向"增油"方向，以提高发动机的转速。当发动机转速超过怠速控制范围时，怠速弹
簧会被压缩到拉杆内部使拨叉直接同拉杆接触为止。于是拉杆由于调速弹簧的强大弹力而和
行程调节螺钉接触。
RFD调速器的标定工况
但是，在常用转速范围内，因飞铁产生的离心力太小，故拉杆不动。因此，共支点B也不动，
而负荷控制杆的操作就传到控制齿条，以增减供油量，这就是两极调速器。在怠速时由飞铁
通过拨叉与怠速弹簧的力相平衡，转速较低时，怠速弹簧通过把浮动杆齿条推向增油方向。
如果发动机怠速转速过高，则飞铁通过拨叉和浮动杆把齿条拉向减油方向，这就是两极调速
器的怠速控制。
（4）RFD两极调速器作全程调速器使用
把负荷控制杆设定在全负荷位置，操作调速杆就可改变发动机转速。详情如下：发动机转
速按调速杆被推动的程度而保持一定转数。当发动机负荷改变时，调速器自动调节供油量，
而经常维持恒定转数。例如：把控制杆推到最高转速位置（即控制杆同高速限位螺钉接触的
位置）。如果在此位置，提高发动机转速，飞铁离心力也随着加大。当该离心力克服调速弹
簧拉动拉杆的设定拉力时，飞铁就开始向外张开，使拨叉和拉杆向右方移动。因此，共支点
B、拉杆的D点和浮动杆底部支点C，将分别移动到B｀、D｀和C｀点位置，使控制齿条往"
减油"方向移动并使发动机转速稳定。反之，当负荷变大而转速减低时，飞铁离心力就小于
调速弹簧设定的拉力。因此，共支点B｀、拉杆的D｀点和浮动杆底部支点C｀，将分别移
动到B、D和C点位置，使控制齿条"增油"方向移动。当负荷改变时，调速器就自动工作，
以便使发动机保持恒定转速，这样两极调速器就变成了全程调速器。
（5）RFD调速器的最高转速控制
每一个调速器和与之配套的喷油泵，厂家在出厂时都设计了它的使用工况。通常有五种工
况。即启动工况、怠速工况、校正工况、标定工况、调速工况。
随着发动机的负荷变化，当发动机转速达到规定的最高转速（即标定工况）飞铁的离心力就
会克服调速弹簧的拉力，飞铁开始向外张开。
这就使拨叉和拉杆向右移动，控制齿条将被拉往"减油"方向，而使发动机不致超过规定的最
高转速。这就是两极调速器的高速控制。
RFD调速器的最高转速控制
4）直列泵机械调速器的分类与作用
分类：单极调速器—用于发电机。两极调速器—只控制怠速和高速起作用点，中间部分靠
驾驶员加速踏板来控制。全程调速器—从怠速到高速起作用点来全程进行控制。
作用：把喷油泵转速和负荷控制杆的位置所决定的综合参数，工况供油量，反映到喷油泵的
供油齿条上。
校泵：就是大修喷油泵后，调整供油齿条在各种工况下的位置参数符合要求。在齿条位置正
确的基础上，平衡并校准喷油泵各种工况下的供油量。
5）喷油器
喷油器总成的结构和工作原理：
一般喷油器总成由喷油嘴偶件、喷油器体、调压装置、油管接头和紧帽等零部件组成。当高
压燃油经高压油道进入喷油嘴偶件盛油槽部位，而压力积蓄到能克服调压弹簧对针阀的压紧
力时，针阀被升起，高压油进入嘴端的高压腔，经喷孔雾化而喷射到气缸的燃烧室内。当喷
油泵终止泵油，油道内压力降低，针阀受弹簧的压力而降至针阀座面以关闭高压腔。这时燃
油不能经过喷孔而进入发动机气缸的燃烧室，而燃烧室的燃点也不能进入喷油器体内。由于
喷油器总成的主要组成是喷油嘴偶件，而喷油嘴偶件又有不同结构形式，所以喷油器总成也
有不同的结构形式。
喷油器结构
6）喷油嘴偶件的结构和分类：
喷油嘴偶件可分为开式和闭式两大类。所谓开式油嘴实质就是钻有喷孔和油道的塞头。这
种油嘴喷射开始和终止时雾化粗糙。所以发动机燃烧不良和排气冒烟，已经淘汰。闭式油嘴
的基本特征是燃油喷射压力只作用在针阀一边，针阀的下端承受喷射压力。而上端则和大气
压力或进油压力相通，针阀和针阀体是研配的，所以只有作为润滑的少量燃油渗漏到针阀上
端。一般闭式油嘴偶件又分为闭式外开式油嘴和闭式内开式油嘴。闭式内开喷油嘴又被设计
成三大类型。
喷油嘴偶件的结构
（1）孔板式喷油嘴偶件
这一类型的喷油嘴偶件大多由一定的液压控制，它能保证针阀迅速开启或关闭，以维持其在
喷射期间较高的有效压力，所以常用于喷油泵试验台上面的标准喷油器。
（2）孔式喷油嘴偶件：
孔式喷油嘴偶件：
特点是对于直喷式燃烧室发动机有很好的适应能力。因为它们便于更改针阀体头喷孔的直
径、孔数及各喷孔之间的几何角度以获得发动机气缸燃烧室所需的燃油雾束的贯穿度。扩散
和喷射延续时间。喷孔直径范围为0.11mm～0.86mm，喷孔数范围为4～10个。当喷孔数较
多时，相邻两孔的油线易形成干扰，所以在相邻两喷孔间至少要相隔0.23毫米。喷孔壁厚
和直径之比，直接影响到油线喷注的贯穿及雾化。小发动机喷油嘴开启压力较低，而大发动
机的喷油嘴开启压力和关闭压力应足够高，以保证喷射终止后针阀能克服燃烧室高压而落
座。否则燃烧室气体将进入油嘴，使喷孔和针阀积碳，而进一步影响燃油的喷射和燃烧。
（4）轴针式喷油嘴偶件：这类喷油嘴偶件的设计中，针阀头部轴针突出于针阀体喷孔，以
形成环形喷雾。控制轴针形态可改变针阀的升起的喷孔圆环面积，所以轴针式喷油嘴是喷雾
截面可变的喷油嘴偶件。
2.柴油共轨系统的组成及工作原理
1）柴油共轨系统的组成。
共用油轨（也称作燃油分配管，因为压力高，所以采用无锋钢管或锻钢制成）高压泵、输油
泵、共轨压力传感器、发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、增压压力传感器、大气压力
传感器、水温传感器、进气温度传感器、空气流量传感器、燃油温度传感器、加速踏板传感
器、ECU、电控喷油器、流量限制阀、安全阀等组成。
柴油共轨系统结构
2）工作原理：
油箱中的柴油，经一级输油泵，燃油滤清器到高压油泵。由高压油泵加压并经油压控制阀
（PCV）稳压后，输送到共用油轨中，油轨中的限压阀（安全溢流阀）对燃油压力作进一步
的稳定后，ECU根据各输入传感器的信号，经对比核算，最后通过油压控制阀（PCV）和停油
电磁阀（负荷小时关闭一组柱塞）对共轨内的油压进行控制，始终保持油轨内的喷油压力稳
定在规定状态。用喷油时间的长短来控制喷油器的喷油正时和喷油量，即称为"时间-压力"
控制方式；保持喷油时间一定，通过控制喷油压力来控制喷油量，即称为"压力控制"。
任务三发动机缸内直喷系统
学习目标
1.了解缸内直喷发动机历史发展
2.了解传统多点喷射系统与缸内直喷系统对比
3.掌握缸内直喷发动机技术原理
4.掌握缸内直喷技术的注油模式
1.历史发展：
根据记载，世界上最早采用缸内直喷发动机的量产车为1955年登场的Mercedes-Benz
300SL，其装置了来自Bosch的燃料整合系统，整体设计以性能表现为主。至于喷油嘴，则
被安置在汽缸壁上。
近代掀起相关发展热潮的，则当属MitsubishiMotors，该公司在1996年便曾以代号4G93
的直列四缸发动机为蓝本，建造了副名为GDI（Gasolinedirectinjection）的动力系统，并装
置于该厂旗下的Galant/Legnum车系上，随后也成功销往欧洲，并出售技术予PSA集团。然
而由于当时技术并不成熟，因此也造成该系统的低速NOx排量相当惊人，而随即被许多注
重环保的国家拒于门外，其发展也因而减缓。
到了2001年时，Volkswagen/Audi集团也发展出独有的FSI（FuelStratifiedInjection）缸
内直喷系统，除了效果相当优异，同时更搭配了涡轮增压来创造出性能味强烈的组合。至于
BMW，则是也早在该公司的V12发动机上装置了直喷机构，更进一步的成绩则将在今年下
旬以HPI（HighPrecisionInjection）技术搭配涡轮增压与世人见面。
至于这两年，则有Mercedes的CGI与Mazda的DISI系统先后问世，上述两者皆以压榨性
能为主要设计方向，并且在市场上也都有亮眼的成绩。此外，美国的GM、Ford以及意大利
的AlfaRomeo、日本Toyota等厂家，也都陆续有相关作品问世，让缸内直喷系统的普遍性
日渐提高。
2.传统多点喷射系统与缸内直喷系统对比
传统多点喷射系统的喷油嘴位于进气歧管前方，在需要供油时，汽油与空气在进气歧管中
混合后，经过进气门进入气缸，进行燃烧做功。而缸内直喷系统，则是将喷油嘴置于汽缸内
部，燃油不需要经过气门，而直接由计算机主动控制喷油时间、压力与喷射量。与传统喷射
系统相较，缸内直喷不受限于传统机械构造的进气方式，而且能够依照发动机所需随时调整
可燃混合气的浓度（即空燃比），提高油气的雾化程度与混合效率。
缸内直喷系统喷油时间和喷油量更多依赖计算机，ECU拥有更多主导权，为此稀薄燃烧和
更多元的混合比得以实现。
在稳定行进或低负载状态下，采用缸内直喷设计的发动机得以进入Ultralean（精实）模式。
发动机在进气行程时只吸进空气，喷油嘴在压缩行程才供给燃料，以达到节约的效果。
当发动机需要较大动力时，行车计算机则会选择进入低污（Stoichiometriccombustion）模式，
此时的喷油动作虽然在传统的进气步骤进行，不过计算机仍会依照排气管感知侦测系统所传
回的信息随时进行油量微调，并缜密计算排放物与触媒间的互动关系，以将污染降到最低。
至于全负载系统，则称为Fullpowermode。在此战斗状态下，喷油系统通常将会与点火、
进气系统紧密合作，并以释放出最强的动力。
简而言之，缸内直喷的优势就在于利用自主性极高的喷油系统，来创造出低速节能、中速减
污与高速强悍三者兼具的表现。
3.缸内直喷系统结构
缸内直喷系统是由高压油泵、喷油器、燃油喷射管道等组成。
缸内直喷系统结构
4.缸内直喷发动机技术原理：
缸内直喷发动机利用一个高压泵，使汽油通
过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷
射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡
流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室
内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在
位于燃烧室中央的火花塞周围。如果稀燃技术的
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。
缸内直喷发动机原理
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。汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧。空气跟汽油的最佳
混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），传统发动机由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，那
么他们只能均匀的混合在一起，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性，
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，这就的理论空燃比很难达到，这是传统发动机
无法解决的一个问题。
传统的汽油发动机燃油系统原理
要想解决这一难题，就必须把燃油直接喷射到汽缸中去。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的100bar以上的压力，将汽油提供给位
于汽缸内的电磁喷射器。然后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，
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，保证了在顺利点火的情
况下尽可能的实现稀薄燃烧。这就是分层燃烧的精髓所在。
5.缸内直喷技术的注油模式
缸内直喷技术采用了两种不同的注油模式：分层注油和均匀注油模式。在发动机低速或
中速运转时采用分层注油模式，此时节气门为半开状态，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶
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，
燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可，而缸内直喷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，大量空气高速进入汽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。电脑不断的根据发动机的工作状况
改变注油模式，始终保持最适宜的供油方式。燃油的充分利用不仅提高了燃油的利用效率和
发动机的输出而且改善了排放。
缸内直喷发动机既然有如此多的技术优势，相应的其对发动机硬件或者油品的要求必然
也很高。首先，它的喷油器安装在燃烧室上的，汽油直接喷注到汽缸当中去，油路必须具备
比缸内更高的压力才能把汽油有效的喷注到汽缸当中去。燃油管道内的压力提高以后，管道
的各个接头的密封处的强度也要随之提高。这样，对喷油器的设计和制造工艺也提出了更高
的要求。而且由于喷油器是直接安装在燃烧室上的，那么必须需要喷油器有耐高温的能力。
其次，缸内直喷发动机的压缩比很高，达到了惊人的11.5，在这种情况下对油的标号和油质
要求就很严格。就目前中国的情况来说，必须使用98号的高清洁度汽油。FSI特点是：能够
降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气
体。缸内直喷发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择2种运行模式。在低负荷时
为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。在这两种运行模式中，
燃料的喷射时间有所不同，真空作动的开关阀进行开启/关闭。在高负荷中所进行的均质理
论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借
助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。而在全负荷以外，进行废气再循环，
限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧
中，仍能降低燃油耗。进一步说，在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行
模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀
薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。
与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。
根据发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连续变化。
因此，三元催化转化器不能够净化排放气体中的NOx。这是因为三效催化转化器要利用排
气中的HC或CO进行NOx还原反应的缘故。在稀薄燃烧中，在排放气体中残留很多氧气，
不能进行NOx还原反应。为了使NOx吸储型催化剂获得高效功能，其温度必须保持在250-
500℃范围内。当超过这一温度范围发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三元
催化转化器进行废气处理。然而这又与燃油经济性下降相关，为此，必须增加废气冷却装置。
利用这种冷却装置，排放气体通过NOx吸储型催化转化而被冷却，由于稀薄燃烧的范围宽，
催化转化器的寿命也延长。然而，NOx吸储型催化转化器会受到硫侵蚀而中毒，所以必须把
汽油中的含硫量尽量降低到最少。但是，如前所述，含硫低的汽油不是到处能供应的。大众
汽车公司采取的措施是，把催化剂反应温度提高到650°以上，从而把附着在催化剂上的硫
通过燃烧而加以消除。
在高速行驶时，能够保持这样高的催化剂温度，但是，在城市内行驶时则催化剂温度下
降，就不能烧除附着在催化剂的硫。为此，通过NOx传感器监视硫附着在催化剂上的程度，
根据监测情况提高排放气体的温度。作为其措施，一般采用点火正时延迟，尽管这样做会引
起燃油经济性恶化，但是为了净化处理NOx，这是不得已而为之。
6.各个公司缸内直喷发动机特点
1）TSI在国外大众的1.4T发动机，TSI代表的是
TwinchargerFuelStratifiedInjection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,TSI是一种极高效率的发动机形式,是动力性与
燃油经济性的完美统一。
TSI发动机
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TurboFuelStratifiedInjection,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。
2）FSI，它所代表的单词直译为燃油分层喷射，
它是大众汽车直喷发动机的标志代码。
与那些把汽油喷入进气歧管的发动机相比，FSI
发动机的主要优势有：动态响应好、功率和扭矩可
以同时提升、燃油消耗降低。TFSIFSI是大众/奥
迪的汽油缸内直喷技术，FSI可将燃油直接喷入燃
烧室，降低了发动机的热损失，从而增大了输出功
率并降低了燃油消耗，对于燃油经济性和动力性
都有帮助。
FSI发动机
TFSI就是带涡轮增压（T)的FSI发动机，简称TFSI，一般奥迪系列车型会这么称呼，大
众系列直喷且带增压的发动机简称为TSI。不过由于国内油品的问题，国产奥迪TFSI并没
有使用分层燃烧技术。
5）福特EcoBoost发动机融合了三大关键技
术的协同优势：燃油高压直喷、先进涡轮增压
器和双独立可变气门正时系统。其核心技术是
一套高压燃油缸内直喷系统，它能以高达200
巴的压力将精确定量的少量燃油喷入每个汽
缸内——油滴的大小一般小于0.02毫米，相当
于人类头发丝直径的1/5。
EcoBoost发动机
福特EcoBoost四缸发动机的进、排气凸轮轴都配备了独立的可变气门正时系统，它能在
不同转速下优化缸内气流，特别可在部分负荷下改善发动机效率和性能。福特EcoBoost发
动机之所以能提升燃油经济性、降低二氧化碳排放，得益于其燃烧系统能以更高效、更清洁
的模式充分燃烧。
6）通用将燃油直喷技术的代号为SIDI，
SIDI是SparkIgnitionDirectInjection的缩
写，直译为火花点燃直接喷射技术。
SIDI发动机
其实现的原理和一般的直喷发动机并无二致：凸轮轴驱动的燃油泵为供油系统提供高压
燃油，共轨喷油嘴将高压燃油直接注入汽缸，点火时间就可以得到精确的控制，而且高压喷
射和极细的喷嘴设计则保证了喷油量的精确计算。缸内直喷技术代替了传统MPFI（多点电
喷）技术之后，发动机在低转速下燃烧效率被进一步提升。
另外，通用的SIDI技术依靠的是缸内均质燃烧来提升效率，并没有使用稀薄分层燃烧技
术。由于国内油品的限制，引入国内的直喷发动机均不使用分层燃烧，通用的SIDI也没有
例外。不过没有使用分层燃烧也是SIDI发动机拥有不挑食的优势，官方产品手册上也并没
有对SIDI发动机做出任何特殊的养护要求，这也是它相比大众系直喷发动机最大的优势所
在。
7）奔驰CGI技术最大的一个特点是采用了压电技术，这样就可以更直接的控制汽油喷射，
通过气门来决定气流的大小，这种直接的控
制方式使每一次气门开合都非常精准、稳
定，可变负荷的压电控制器还保证了气流的
连续性。压电技术为高效率的燃烧过程提供
了保证。CGI发动机还采用了新型的喷射器，
在任何喷射和操作条件下，它都能形成成分
稳定的燃烧混合气。此外，高达200巴的油
压保证了燃油喷射的连续稳定。这些技术所
带来的结果就是：燃油的喷射非常精确、不
会多喷一滴油，而且喷出的每一滴油都能得
到高效的燃烧。
CGI发动机
8）GDI是三菱缸内直喷发动机的英文缩
写，全称是GasolineDirectInjection。GDI采
用的垂直进气歧管设计，并且在活塞头部设
计了一个凸起的形状。采用了这种设计以后，
当活塞在进行压缩冲程的时候，汽缸内会形
成强大的涡流。此时将汽油被直接喷射到燃
烧室内，这股强大的涡流就能让汽油跟空气
充分混合，从而解决了缸内直喷燃油与空气
混合的问题。
GDI发动机
由于GDI采用了立式吸气口、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射器等三种技术，发动机能在
40:1的超稀空燃比情况下正常运转，而且它的空燃比能比普通缸外喷射发动机的空燃比更
稀。这样的好处是显而易见的，在这种稀薄燃烧的情况下，燃料可以更加充分的燃烧，榨取
每一滴燃油的所能产生的动能，与此同时，由于燃烧充分，可以大幅度减少未燃烧的气体从
发动机里排出，从而获得更低的排放。
知识拓展
双燃料（油气混合，油电混合）
1）油气混合；具有两套燃料供给系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给其他
燃料，两套燃料供给系统按预定的配比向燃烧室供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车，如汽油
-压缩天然气双燃料汽车，汽油-液化石油气双燃料汽车等。
特点；节约大量运行成本，几乎不需要对引擎做修改，不会减弱输出功率；可使用双燃料或
原来的汽油来运作，十分安全。同时排放低，并能延长汽车引擎寿命、减少维护周期。
注意事项；
（1）启动车辆时，应用燃油启动。发动以后应使发动机预热至正常的工作温度{理论温
度为80-90度，寒冷季节尤为注意}。
（2）在使用天然气时，汽油箱中要有1/4以上的备用燃油。
（3）用户每星期至少用汽油行驶30公里以上，以保证燃油系统处于良好的工作的状
态
（4）使用燃气在行驶过程中，如发现不正常现象{如动力不足、转速不稳等}不要强
行使用燃气，应立即转换成燃油行驶到维修站点进行检查并排除故障后方可使用。
（5）由于燃气系统已经设有减速时自动减少供气量的功能。因此不宜空挡滑行，导
致熄火、转速下降等。
（6）由于用天然气运行时，发动机的输出功率要比汽油略低，在起步或提速时应避
免急加速，引起回火放炮。
（7）按规定定期进行车辆的清洁、维护及保养。保持进气道及节流阀体的清洁。
（8）天然气泄露的处理：在行驶过程中或停车状态下，如发现天然气泄露，应立即
将转换开关扳至燃油档，熄灭发动机，并关闭气瓶阀门，燃油到维修站点进行检查维修。
2）油电混合；是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。而且，辅助发动机的电
动马达可以在正常行驶中产生强大而平稳的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速。
同时，还能实现较高水平的燃油经济性
特点；油电混合动力可以说是真正意义的创新，它结合了发动机和电动机，既发挥
了汽油发动机在高速行驶下提供动力和从根本上优化燃油提供的能量这两大优势，也发挥了
电动机在低速状态下输出强劲扭矩、降低燃油消耗、净化排放、静音以及将原先都被转化成
热能而浪费掉的刹车能量加以回收，循环利用等优势。
工作原理；
（1）在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，辅
助动力系统不需要工作；
（2）电池电量低于60%时，辅助动力系统起动：
（3）当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；
（4）当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电
池组进行充电。
（5）由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改
善。