高压缸内直喷发动机燃油喷射系统综述

摘要：汽油机电子控制技术的发展历程是伴随着汽油机燃油供给技术的发展而

来的。为适应降低汽油机燃油消耗和有害物排放量的要求，汽油机燃油供给技术

经历了从机械控制汽油喷射到现在的发动机集中管理系统，以及目前正在迅猛发

展的缸内直喷技术。本文介绍了在缸内直喷（GDI）发动机的开发过程中，高压

燃油喷射系统及其零部件的结构组成和设计计算，并结合相关技术要求和方案选择，完成了某三缸 GDI 发动机高压燃油喷射系统的设计。

关键词：发动机；燃油喷射系统；喷油器；高压油泵

前言：传统的气道喷射（PFI）发动机是利用电控燃油喷射系统，将燃油喷入

进气歧管或进气管道内，与进气管内的空气混合后再在进气行程中通过进气门的

开启而进入气缸燃烧室内，被压缩后点燃做功；而GDI发动机与传统PFI发动机

的本质区别在于燃油喷射方式的不同，GDI发动机的喷油器直接深入到气缸燃烧

室内部，通过电控燃油系统将高压燃油直接喷射进燃烧室内与空气混合，并点燃

做功，以提高燃油经济性、动力性和改善排放。本文以某三缸缸内直喷发动机为

例对燃油喷射系统的设计开发进行阐述。

1汽油车电子燃油喷射系统概述

1.1燃油喷射系统技术发展

1934年，德国怀特（Wright）兄弟发明了向发动机进气管内连续喷射汽油来

配制混合气的技术，并研制成功第一架采用燃油喷射式发动机的军用战斗机。1952年，德国Bosch公司研制成功了第一台机械控制缸内喷射汽油机，并成功地

安装在戴姆勒-奔驰轿车上。1973年，德国Bosch公司在D型燃油喷射系统（D-Jetronic）的基础上，改进发展成为L型燃油喷射系统（L-Jetronic）。

1.2汽油车电子控制燃油喷射系统组成

汽车发动机燃油喷射系统的组成主要由空气供给系统、燃油供给系统和燃油

喷射电子控制系统三个子系统组成。1）空气供给系统向发动机提供混合气燃烧

所需的空气，并测量进入气缸的空气量。2）燃油供给系统向发动机提供混合气

燃烧所需的燃油。3）电子控制系统接收传感器传输的信号，分析比对后发射指

令给执行器。

1.3缸内直喷发动机燃油喷射系统

缸内直喷发动机的燃油系统可以分为高压燃油直喷系统和低压直喷燃油系统，高压燃油直喷系统的喷射压力可达15-20MPa，甚至更高达到35MPa，一般由设

计在凸轮轴上的凸轮驱动高压油泵来实现。燃油喷射系统通常由高压燃油泵、喷

油器总成、燃烧室密封圈、喷油器固定夹、高压油轨、高压燃油管和高压油轨压

力传感器组成。

2燃油喷射系统压力的选定

高燃油喷射压力可以大幅提高燃油的雾化效果，配合直喷发动机燃烧室的特

殊结构，促进油气充分的混合，从而改善发动机的着火性能。但系统压力越高，

高压燃油泵、喷油器、高压油轨及高压燃油管等性能要求和成本将急剧上升，本

次三缸发动机设计选择具有成熟量产经验的最大20MPa油压系统，兼顾性能和成本。

3高压燃油泵的设计开发

本次三缸发动机选用的高压燃油泵技术，燃油通路的材质为不锈钢材质，内