汽车发动机缸内直喷技术

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题目：汽车发动机缸内直喷技术学生姓名：

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目录

摘要.............................................................................................................I II 1前言 . (1)

2缸内直喷发动机的特点 (2)

3 缸内直喷发动机混合气形成的原理 (4)

3.1 分层燃烧 (4)

3.2 均质稀燃 (4)

3.3 均质燃烧 (5)

4 缸内直喷发动机燃油喷射系统的结构 (6)

4.1 系统概述 (6)

4.2 进气系统 (7)

4.3 喷油系统 (9)

5大众1.8TSI发动机数据流分析 (16)

6 故障案例分析 (17)

6.1 途观发动机故障灯亮 (17)

6.2途观无法启动 (18)

总结 (20)

谢辞 (21)

参考文献 (22)

汽车发动机缸内直喷技术

摘要

大众轿车在国内首先采用了FSI发动机技术，采用该项技术的发动机具有节能，高效，低排放的优点，已成为车用汽油发动机一个十分重要的发展方向。本文首先介绍了FSI技术概念及其优缺点。在与进气道喷射发动机比较的基础上，研究了FSI技术在充气系统、燃油系统和的工作原理，重点分析了FSI 发动机分层充气、均质稀混合气、均质混合气三种模式以及燃油系统的结构和工作原理。借鉴于柴油机的燃油喷射技术，大众发动机采用了分层注油和均匀注油两种模式。FSI 技术有很大的发展潜力，将得到更大发展并将取代目前的进气道喷射技术。而本文还主要是对FSI发动机的工作原理进行了分析，并通过列举案例，对FSI发动机的常见故障进行分析、排查，提出解决方案。

关键词：FSI发动机；工作原理；分析与排查

Automobile Engine Cylinder Direct Injection Technology

Abstract

Author

Tutor: V olkswagen car was used firstly in China FSI engine technology, the technology of engine has the advantages of energy saving, high efficiency, low emissions of the advantages of gasoline engine, has become a very important development direction. This paper first introduced the FSI technology concept and its advantages and disadvantages. In the inlet and jet engine based on the comparison, has studied the FSI technology in pneumatic system, fuel system and the working principles, focusing on analysis of FSI engine, homogeneous stratified charge lean mixture, homogeneous mixture of three kinds of modes of the fuel system structure and working principle. In the diesel fuel injection technology, V olkswagen engine uses a hierarchical oiling and uniform filling two kinds of mode. FSI technology has great potential for development, will be bigger and will replace the current port injection technology. And this paper also focuses on the FSI engine working principle is analyzed, and through the list of cases, the FSI engine 's common fault analysis, investigation, put forward solutions.

Key words: fsi engine;common faults;analysis and investigation

1 前言

近年来，为了解决车用发动机排放造成的环境污染问题和日益严峻的能源问题，世界各国开发了许多发动机新技术。如汽油缸内直喷、自发点火、复合火花点火、涡轮增压、可变压缩比、可变排量、全电子控制气门等技术，其中大众汽油机缸内直喷技术无论在节能还是在降低排放效果方面均十分明显，已成为车用汽油机一个十分重要的发展方向。

而本文所探讨的对象主要是FSI发动机。

FSI是Fuel Stratified Injection的字母简写，中文意思是燃料分层喷射技术，它代表着今后引擎的一个发展方向[1]。

FSI发动机，就是“缸内直喷发动机”，“直喷式汽油发动机”。

它最大地优化了进气混合效率，使高效节油和大功率输出不再矛盾。大众FSI增加了火花塞点燃式发动机的扭矩和输出，同时增加了15%的经济性，为降低排放奠定了基础。与常规的点燃式发动机相比，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。

论文以理论为基础，实际相结合。重点论述缸内直喷发动机的结构和工作原理，在工作中收集一些直喷发动机的故障案例在论文中进行分析。论文能够对日常工作中的缸内直喷发动机的检修起到很好的的理论指导作用。

2缸内直喷发动机的特点

传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮轴位置以及发动机各相关数据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，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，这就让理论空燃比很难达到。

现代汽油机的这种“进气道喷射喷射”系统仍没有从根本上完全摆脱传统的混合汽外部形成方式，并依然存在冷启动时和暖机期间HC排放高的问题。这种进气道喷射汽油机在0.3～0.5MPa的压力下将汽油以较大的油滴(直径＝150～300um)喷向进气门的背部和进气口附近的壁面上，只有少量的汽油能够在油滴到达壁面形成油膜之前直接在空气中蒸发。汽油的蒸发和与空气的混合主要依靠进气门和进气道壁面的高温以及进气门打开时灼热的废气倒流和冲击。这种混合汽形成方式在发动机稳定工况下尚可满足要求，但在变工况(如车辆加速时)和发动机冷启动时汽油的蒸发和油气混合严重不足。不得不过量喷油，然而这将造成大量未燃HC经排气门进入三元催化转化器。特别是在冷启动时，三元催化转化器正处于低温状态而尚未达到起燃温度，这样就会造成很高的有害物排放，成为车辆达到废气排放标准限值的主要障碍之一。尤其是从国3排放标准开始，取消了最初的40s暖机阶段，而是从冷机一启动就开始进行排放测试，那么冷启动的排放问题将变得更为突出。据，有关统计资料表明，在与我国汽车排放标准测试循环相似的新欧洲行驶循环(NEFZ)以及美国城市标准测试循环(FTP-75)中，冷启动排放量占总排放量的份额最多可高达90％，可见发动机冷启动排放的影响之大。

汽油缸内直接喷射从油气混合机理上可以解决上述变工况(如车辆加速时)和冷启动时油气混合不足的问题。早期的缸内直喷式汽油机因喷射技术水平的限制，喷雾油滴的直径约为80 um。计算表明，一滴这样大小的油滴在200℃空气

中需要大约55ms才能完全蒸发。如果发动机的转速为1500r/min的话，这段时

间相当于495°CA(曲轴转角)。显然，蒸发时间过长。在这种情况下油气混合不能主要依靠喷雾来实现。随着汽油喷射技术的进步，现代缸内直喷式汽油机应用的汽油泵的供油压力已达到5～12MPa。又采用带旋流的喷油嘴，雾化性能得以提高，喷雾的油滴直径约为20um，喷雾锥角可达50～100°，常压下的贯穿度约为100mm。此时一滴20 um的油滴在上述同样情况下仅需3.4ms或31°CA就能完全蒸发，因而汽油的蒸发和与空气的混合可主要依靠喷雾来实现，再加上缸内空气运动的辅助，变工况(如车辆加速时)和冷启动时不再需要过量喷油，冷启动喷油量得以大大减少(图2-1)，有害物排放也将大为降低。同时，由于汽油直接喷入汽缸内，消除了进气道喷射时形成壁面油膜的弊病。特别是在发动机尚未暖机的状态下，因而能改善变工况时对空燃比的控制，不但能改善车辆的加速响应性，而且还能降低此时的有害物排放。

高压喷油嘴是直接向气缸内喷射燃油的。而传统发动机的喷油嘴则安排在了

进气道中。这就是缸内直喷的最明显特征。

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1-喷油嘴2-进气门3-火花塞

图2-1缸内直喷发动机燃烧室结构

3 缸内直喷发动机混合气形成的原理

理论上，FSI发动机有至少两种燃烧模式：分层燃烧和均质燃烧，有人还把均质燃烧模式细分为均质稀燃模式和均质燃烧模式。从FSI所代表的Fuel Strati fied Injection含义上看，分层燃烧应该是FSI发动机的精髓与特点，不过也可以理解为它的研发起点和基础。

3.1 分层燃烧

分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。分层燃烧模式下节气门不完全打开，保证进气管内有一定真空度（可以控制废气再循环和碳罐等装置）。这时，发动机的扭矩大小取决于喷油量，与进气量和点火提前角关系不大。

分层燃烧模式在进气过程中节气门开度相对较大，减少了一部分节流损失。进气过程中的关键是进气歧管中安置一翻版，翻版向上开启（原理性质，实际机型可能有所不同）封住下进气歧管，让进气加速通过，与ω形活塞顶配合，相成进气涡旋。

分层燃烧时喷油时间在上止点前60°至上止点前45°，喷射时刻对混合气的形成有很大影响，燃油被喷射在活塞顶的凹坑内，喷出的燃油与涡旋进气结合形成混合气。混合气形成发生在曲轴转角40°至50°范围内，如果小于这个范围，混合气无法点燃，若大于，就变成均质状态了。分层燃烧的空燃比一般在1.6-3之间。

点火时，只有火花塞周围混合状态较好的气体被点燃，这时周围的新鲜空气以及来自废气再循环的气体形成了很好的隔热保护，减少了缸臂散热，提升了热效率。点火时刻的控制也很重要，它只在压缩过程终了的一个很窄的范围内。

3.2 均质稀燃

均质稀燃模式混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。

均质稀燃与分层燃烧的进气过程相同，油气混合时间加长，形成均质混合气（如图2-4）。燃烧发生在整个燃烧室内，对点火时间的要求没分层燃烧那么严格。均质稀燃的空燃比大于1。

3.3 均质燃烧

均质燃烧则能充分发挥动态响应好，扭矩和功率高的特点。均质燃烧进气过程中节气门位置由油门踏板决定，进气歧管中的翻版位置视不同情况而定（如图2-5）。当中等负荷时，翻版依然是关闭的，有利于形成强烈的进气旋流，利于混合气的形成与雾化。当高速大负荷时，翻版打开，增大进气量，让更多的空气参与燃烧。均质燃烧的喷油、混合气形成与燃烧和均质稀燃模式基本一样。均质燃烧情况下空燃比小于或等于1。

以上三种燃烧状态是FSI发动机特有的燃烧控制模式，但其中有些方面还停留在理论优势方面。现在奥迪在全球发布的FSI发动机还都采用均质燃烧模式，这不是说分层燃烧不可实现，而只是说分层燃烧实施的成本或时机还不成熟。主要表现在分层燃烧用稀混合气，提高了缸内温度也提高了氮氧化物这样的有害排放物。对于稀混合气，普通的三元催化器很难把氮氧化物转换干净，那么需要额外的降低氮氧化物的催化转换器，无疑加重了空间和成本的负担。另外，现阶段高硫含量的汽油对此催化器损害很大，因此还有改造炼油设备，提升燃油品质的成本。

没有了分层燃烧会不会让FSI发动机的原有优势荡然无存？答案是否定的。即使没有应用分层燃烧，FSI发动机还有能提升压缩比，降低燃烧残油量的特点。FSI发动机采用缸内直喷，汽油在缸内蒸发产生内部冷却效果，这样就降低了爆震的可能性，可适当提升压缩比。而进气涡旋与气门正时的配合能使没燃烧的残油得到良好的再利用。这样，FSI发动机仍能在提高动力，降低油耗方面有较大的作为。

4缸内直喷发动机燃油喷射系统的结构

4.1 系统概述

燃烧系统的设计与燃油喷射系统、排气后处理以及发动机的电子控制一起构成了现代缸内直喷式汽油机的核心技术，而先进的电控喷射系统是发动机能在不同模式下运行并在分层燃烧与均质燃烧之间平顺转换的基础。同时，只有使燃油的压力产生过程与喷射过程脱钩并采用电子控制技术，才可能达到为此所，必需的调节范围和调节速度。

现代缸内直喷式汽油机典型的系统布置示意图，主要有进气系统、喷油系统、点火系统、排气后处理系统和电子控制系统等五大系统，所用的传感器和执行部件大体上与进气道喷射汽油机相似，但为适应缸内直喷式汽油机工作原理的特点而有所不同。图4-1中示出了采用Bosch公司Motronic MED7电控汽油缸内直接喷射系统的主要部件。这种高压喷油系统是一种共轨蓄压式喷射系统，因此燃油能够按电控单元的指令在任何时刻以所需要的压力由电控喷油器精确计量并直接喷八汽缸，而所要求的发动机输出扭矩值(即负荷大小)是由司机根据行驶的需要踩下或松开加速踏板模块，通过其中的“油门”位置传感器发出的电信号通知电控单元来调节喷油量而实现的(即所谓的扭矩控制方式，将在电子控制系统章节予以介绍)。为了使发动机能够实现分层燃烧与均质燃烧两种运行方式，必须将进气量调节与加速踏板调节(负荷调节)分开，以便能够在低负荷工况时节气门全开，实现发动机无节流运行，而在高负荷工况时又能用节气门来调节进气空气量。进气空气质量可由电子节气门(EGAS)自由调节，并应用热膜空气质量流量计来精确测量汽缸吸入的空气质量。而混合汽控制由一个普通的宽带λ传感器来实现，用于进行λ=1的均质运行或分层稀薄运行调节以及吸附式降NOx催化器再生的精确控制(可参见电子控制系统章节)。为了降低发动机的NOx原始排放，应尽可能采用高的废气再循环(EGR)率，因此在热力循环中废气再循环的精确调节是特别重要的，采用一个进气管压力传感器来进行废气再循环的测量。下文以应用Bosch公司电控缸内直接喷射系统的机型为例来介绍各相关系统的基本结构及特点。如图4-1所示。

1-高压泵 2-低压进油管 3-高压进油管 4-压力调节阀 5-高压传感器 6-高压共

轨 7-喷油嘴 8-低压油泵 9-低压油泵控制单元

图4-1缸内直喷发动机燃油喷射系统的结构

4.2 进气系统

现代缸内直喷式汽油机的进气系统包括热膜空气质量流量计、电子节气门(EPC )、进气管压力传感器、废气再循环(EGR )阀和进气歧管风门转换装置等。其中前四种部件早已在电控进气道喷射汽油机上被人们所熟悉，在此只重点介绍缸内直喷式汽油机所应用的进气歧管风门转换装置。如图4-2。

1-进气风门翻板 2-真空驱动室 3-电磁阀N316 4-风门翻板位置传感器

图4-2进气歧管风门转换装置 1

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（一）进气歧管风门转换装置工作原理

发动机控制单元监测到发动机转速达到3000转/分钟时就操纵进气歧管风门气流控制阀N316工作，打开真空储气罐至真空执行元件的通道。接着，真空执行元件驱动进气歧管风门。

进气歧管风门转换装置设有位置传感器用于识别进气歧管风门的位置并且将此位置信号传送给发动机控制单元。这是必要的，因为进气歧管风门转换装置会影响点火时刻，残余气体浓度和进气歧管的脉冲动作。所以，进气歧管风门的位置与废气排放有关系并且必须由自诊断进行检查。

（二）进气歧管风门的位置变化

在分层充气模式、均质稀薄充气模式和部分均质充气操作状态，进气歧管的位置改变了从而使得气缸盖中的下部管道被关闭。这样，进气仅通过上部管道流入气缸中。管道的设计结构使得进气能够被导入气缸中，狭窄的上部管道使得进气流量增加从而加快混合物的形成。如图2-3所示。

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1-节气门2-风门翻板3-进气歧管

图4-3进气歧管风门的位置变化

这样的结构有两个优点：

1）在分层充气模式中，可转向空气流的运动把燃油传送至火花塞，在引导被传送至火花塞的过程中，形成了空气、燃油混合物；

2）在均质稀薄充气模式和部分均质充气操作状态下，可转向空气流阻碍混合物的开成。这样就确保了极高的点燃性能和空气、燃油混合物的稳定燃烧，并且也允稀薄运行。

（三）进气歧管风门位置不改变

在均质充气模式中当发动机的负载和转速较高时，进气歧管风门的位置不发生变化，这时两个管道都处于打开状态。进气管道的较大截面积使得发动机能吸入产生高扭矩和高输出功率所必需的空气量。如图4-4所示。

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1-风门翻板2-进气歧管3-节气门

图4-4进气歧管风门位置不改变

4.3 喷油系统

现代缸内直喷式汽油机对喷油系统提出的主要要求是，必须将燃油的压力产生过程与计量喷射过程完全脱钧，使其能够自由选择喷油时刻和可变的喷油压力。蓄压共轨式喷油系统具有很大的控制自由度，可以最好地满足这些要求，能够在任意一个时刻通过电控喷油器将存储在共轨中达到运行工况所要求压力的燃油精确计量直接喷人燃烧室。首先由燃油箱内的低压电动燃油泵供油模块产生0.35～0.40MPa的初级输油压力。按需要向由发动机直接传动的高压燃油泵供油，它可将燃油共轨中的燃油压力最高提高到12MPa。喷油器直接连接在燃油共轨上，由电控单元发出的控制信号(喷油脉冲，其宽度即通电持续时间)来确定喷油始点和喷油量。共轨中的燃油压力由燃油压力传感器采集。并由同样安装在共轨上的燃油压力调节器调节到喷油脉谱图所规定的压力值。燃油压力调节器根据负荷状况调节共轨通往回油管路的通道截面，以控制回油量。但这些多余的燃油量并不是返回到燃油箱，而是直接返回到高压燃油泵的进油口。这样就能够尽可能减少高压燃油泵的能量消耗。有利于降低燃油耗。并能减少对燃油箱中燃油的加热，以避免加重燃油箱通风系统的负担

4.3.1低压输油泵

现代缸内直喷式汽油机的低压输油泵通常采用与进气道喷射汽油机一样的电动燃油泵，在此不再详述。

1-高压泵 2-高压共轨 3-喷油器 4-高压油路传感器

图4-5现代缸内直喷发动机高压部件 大众公司新的1.4L/1.6L-FSI 直喷式汽油机采用了一种可调节供油量的电动燃油泵。为此在低压进油油路中安装了一个压力传感器，根据此压力信号发动机电控单元控制电动燃油泵只供应实际所必需的燃油量，以保持0.40MPa 的初级输油压力。而不再有多余的燃油回流到燃油箱。这不仅避免了油箱中燃油温度的升高，而且减少了电功率消耗(约50％)，有利于降低燃油耗。同时，还具有改变低压进油压力的可能性。在易发生汽阻危险的运转范围内(例如热启动)，低压进油压力能够在短时间内从0.4MPa 提高到0.5MPa 。以有利于消除可能发生的汽阻现象而顺利热启动。

4.3.2 高压燃油泵

现代直喷式汽油机高压燃油泵的任务是将燃油压力由0.35～0.40MPa 的初级输油压力提高到12MPa ，甚至最高达20MPa 。并要求泵油流量变化小，以减小共轨中的压力波动。并应避免燃油与机油混合。

首先应根据发动机的要求合理确定高压燃油泵的排量。高压燃油泵应具备比发动机全负荷喷油量要求的最小供油量更大的泵油量。以满足实际运转中动态压力变化的需要。例如：就排量为2.2L 的缸内直喷式汽油机而言，经计算高压泵排量大约为0.4cm 2/r 左右。现代缸内直喷式汽油机所应用的高压燃油泵的结构类1

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型如图4-6所示，大致有轴向柱塞泵、径向柱塞泵和直立式柱塞泵三种。仅仅从功能角度来讲，只要采用柱塞泵就能满足要求，但是从各方面综合评价的结果，显然径向柱塞泵更为有利，由于其中3个柱塞径向均匀布置，对驱动轴的径向作用力可部分抵消，而且结构长度较短，特别是可由发动机凸轮轴直接驱动，因此在使用寿命和工作效率方面均具有优势，为此也是现代直喷式汽油机应用最广的一种高压燃油泵。

（a）轴向式柱塞泵(b)径向式柱塞泵(c)直列式柱塞泵

图4-6高压燃油泵类型

大众轿车新的1.4L/1.6L-FSI分层直喷式汽油机和奥迪A3轿车2.0L-FSI分层直喷式汽油机都采用了Bosch公司新开发的可按需要调节供油量的HDP2型单柱塞高压燃油泵(图4-7)。这种高压燃油泵不仅具有较轻的质量、较小的外形尺寸和较高的效率，而且泵油量能按需调节，降低了高压燃油泵的驱动功率(约40％)，特别是在发动机需要燃油量较少的运转工况。具有明显的节油效果。图4-8示出了这种按需要调节供油量的高压燃油泵的工作原理，其泵油量的调节是由集成在油泵上的电控油量调节阀(MSV)来实现的。发动机电控单元根据燃油共轨压力传感器的信息来计算该油量调节阀的关闭时间，仅仅将为达到喷油压力所必需的燃油量泵入燃油共轨中去，一旦燃油共轨中的燃油压力达到所需的额定值，油量调节阀即被打开，多余的燃油被剩下的柱塞行程泵回到高压燃油泵的进油油路中去，这样不仅节省了高压燃油泵的功率消耗，具有明显的节油效果。而且避免了油箱中燃油温度的升高，使得即使在20MPa共轨压力下也无须燃油冷却器。进油阀上方低压进油腔的弹簧一膜片式低压燃油稳压器能够减小进油油路中的压力波动，提高泵油量精度。这种单柱塞高压燃油泵悬挂安装在凸轮轴相位调节器的旁边。由位于进气凸轮轴轴端的凸轮传动。该凸轮上的两个凸起相差180°，由于两次相邻的喷射只有一次泵油行程，在第一次喷射后燃油共轨中的压

力会降低，因此第二次喷射的喷油时间由发动机电控单元进行修正，以使第二次喷油仍能喷射出相同的燃油量，因而大大提高了喷油精度。

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1-压力限制阀门2-压力缓冲器具3-输入室4-连接低压5-连接高压6-柱塞

图4-7高压燃油泵结构图

图4-8高压燃油泵工作原理

4.3.3 燃油共轨

燃油共轨是一种管状铸铝件，并具有与高压燃油泵、喷油器、燃油压力调节阀和燃油压力传感器连接的接头考虑到燃油的可压缩性和填充共轨容积所需要的时间，其蓄压容积的设计应遵循这样的准则：一方面要求具有较大的蓄压容积。

以便能抑制向喷油器周期性供油而引起的压力波动以及高压泵供油的波动性，尽量保持共轨燃油压力的平稳；另一方面又要求具有尽量小的蓄压容积，以便共轨压力能够足够迅速地建立起发动机运转所需要的燃油压力。一般来讲，就排量为2.2L的直喷式汽油机而言，共轨蓄压容积为45cm3较为合适。

4.3.4 共轨压力调节器

其任务是在发动机整个运转范围内按照脉谱图的规定值来调节共轨压力，而与高压燃油泵的供油量和喷油器的喷油量无关。这是通过调节其节流阀和阀座之间的横截面积控制回油体积流量来实现的。由于作用在节流阀上的电磁线圈激励的电磁力与液压力保持着动态平衡，所以共轨压力和励磁电流之间存在着直接关系，可采用脉宽调制信号来控制电磁线圈中的励磁电流。从而达到调节共轨压力的目的。由于这种方式产生的磁性衔铁的强迫振动没有摩擦力，并且能几乎无滞后地动作，因而具有非常高的燃油共轨压力调节精度。

4.3.5共轨压力传感器

共轨压力传感器(如图2-5所示装在燃油共轨的侧面)用于测量共轨中的燃油压力，其中焊有一片贵金属簿膜作为传感元件，在它上面应用薄膜技术制有测量电阻，通过传感器壳体中的专用集成电路上集成的平衡电路、补偿电路和计值电路，即可输出与共轨燃油压力相对应的电信号。这与众所周知的直喷式柴油机共轨喷油系统用的共轨压力传感器极为相似，只是工作压力范围不同而已。

4.3.6 点火系统

现代缸内直喷式汽油机的点火系统普遍采用分缸独立高能点火系统，各缸的高能点火线圈直接与火花塞相连。与现代先进的进气道喷射汽油机无异，但是对火花塞提出了比进气道喷射汽油机更高的要求：

（1）高的耐热性能：为了实现分层燃烧，混合汽应有足够的时间暴露在火花塞触点周围，点火点应尽量深入到易于点燃的足够浓的混合汽区域，并且为了保证稳定可靠地点燃，火花塞电极周围处于着火界限内的混合汽区域应足够大，因此缸内直喷式汽油机的火花塞要位于燃烧室较深的部位，其端部的温度也要比进气道喷射汽油机更高，因而必须具有更高的耐热性能。为了使火花塞能够更好

地散热，采用以下措施：1）采用突出的金属壳来降低接地电极的温度；2）采用铜芯接地电极来传热；

（2）高的抗积炭性能：分层燃烧时，较浓的混合汽集中在火花塞周围，特别是油束引导的分层燃烧过程喷射的油束会直接碰撞到火花塞，导致火花塞更容易积炭，这将会降低火花塞的绝缘性能而引起漏电，从而导致火花塞不点火，因此缸内直喷式汽油机用的火花塞应具有自洁能力和高的抗积炭性能。为此，采用以下措施来提高火花塞的抗积炭性能：1）采用直径较小的直形绝缘体末端改善自洁能力；2）减小火花塞间隙防止积炭；3）采用两段直径中心电极来改善自洁能力；

（3）高的点火性能和耐久性：为了实现分层稀燃，必须确保在稀混合汽中稳定可靠地点火，因此要求火花塞具有高的点火能量和较长的火花持续时间，并用铱合金的触点来提高火花塞的耐久性。

表4-9 目前用于缸内直喷式汽油机的火花塞

类型

标准耐久型半表面放电型

特征·突出的跳火间隙

·铜芯接地电极

·两段直径中心电极

·细长的直形绝缘体端部

·突出的跳火间隙

·两个接地电极

·半表面放电

·伸长的金属壳

优点耐久性好抗积炭性好缺点抗积炭差沟槽影响耐久性

表4-9示出了目前缸内直喷式汽油机使用的两种火花塞：铱合金电极的标准型火花塞和半表面放电型火花塞。它们与进气道喷射汽油机使用的火花塞是有区别的，在维修保养时绝不能任意换用。

5 大众1.8TSI发动机数据流分析

图5-1中的140-3组数据为缸内直喷发动机高压系统所测得的在怠速条件下的实际压力值，规定值为38～42Bar，这个数据是缸内直喷发动机燃油供给系统的核心值，如果数据不在规定值内时将影响发动机的工作。

图5-11.8TSI发动机数据流

当发动机熄火后，油轨压力会由怠速时的38-42Bar缓慢上升到130Bar，以建立起满足启动需要的油压。

002-3组数据是平均喷油时间（喷油嘴针阀打开的时间，单位是毫秒，时间越长喷油量越大），在怠速运转下为1.02ms，发动机转速上升后变为0.77ms，而进气道喷射的汽油发动机怠速运转下一般为2.5ms左右。这也说明了缸内直喷发动机具有很好的燃油经济性。