汽油机缸内直喷系统简称GDI(Gasoline Direct Injection)，又因为燃油是分层燃烧，又称FSI系统(Fuel Stratified Injection)。汽油直喷就是将燃油直接喷入到气缸内。汽油直喷与进气管燃油喷射不同，在进气门处只是单纯的空气流过。安装在汽缸盖的喷油器将燃油直接喷入燃烧室。在燃油直接喷射中有两种混合气的形成方式。
一、汽油直喷发动机的工况
传统的汽油发动机上使用的是均质空气-燃油混合气，而使用汽油直喷装置的发动机却可在部分负荷范围内采用专门的分层充气法来工作，这种方法使用过量的空气，所以其混合气较稀。
大众的FSI系统主要有两种工况：部分负荷时的分层充气模式和全负荷时的均质模式。
1、分层充气模式
在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气（空燃比为12-13.4），在燃烧室大部分区域是较稀的混合气，两者之间为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
要想实现分层充气，喷射装置、燃烧室形状和气缸内气流的流动都要进行优化，另外还要满足一些附加的条件。这包括以下条件：
①发动机的负荷和转速要在相应范围内；②系统内没有与排气相关的故障；③冷却液温度高于50℃；④NOX存储式催化净化器温度必须在250℃-500℃之间；⑤进气歧管翻板必须关闭。
（1）进气过程
在分层充气模式时，在分层充气模式中为了尽可能地降低节气门损耗，节气门将尽可能地开大。进气歧管翻板会将下部进气道完全关闭，这样吸入的空气在上部进气道流动的速度就加快了，于是空气会呈旋涡状流入气缸内。
活塞上的凹坑会增强这种涡旋流动效果，与此同时，节气门会进一步打开，以便尽量减小节流损失。
（2）喷油时间
喷油过程发生在压缩冲程的最后三分之一时。它开始于点火上止点前约60 度，结束于点火上止点前约定45 度。喷油时刻对火花塞周围的雾化混合物的位置产生很大的影响。
燃油被沿着燃油凹腔方向喷射，喷嘴的几何形状使得燃油混合物能根据需要进行分配。燃油通过燃油凹腔和向上的活塞运动被引导至火花塞。这一过程得到可转向空气流的帮助，它也将燃油引导至火花塞。燃油在引导至火花塞的过程中与吸入的空气混合。
燃油喷射
燃油喷射
（3）混合气形成过程
在分层充气模式中，混合形成的过程只能在曲轴转动40° —50°的时间内才能进行。这对点火性能来说是说是一个决定性的因素。如果喷油和点火之间的时间间隔太短，则由于混合物还未有足够的准备时间，所以不能被点燃。如果时间间隔太长，就会导致在整个燃烧室内的进一步均质化。这就是要在燃烧室中心的火花塞周围形成了一层混合气气雾的原因这些混合气雾被一层由新鲜空气和再循环废气完美组合的外层包围。在整个燃烧室内，空气/燃油比在λ=1.6 和3.0之间。
分层充气混合气形成过程
分层充气燃烧过程
（4）燃烧过程
空气/燃油混合物在火花塞周围区域准确定位后，点火周期就开始了。此时，仅雾化的混合物被点燃，因为有其他气体起着隔离层的作用。这样就减小了气缸壁的热损耗并且也提高了发动机的热效率。由于滞后的喷油结束点和压缩冲程结束时对混合气形成的时间限制，点火时刻位于一个较窄的曲轴窗口内。
2、均质充气模式
（1）进气过程
节气门的开度取决于油门踏板的位置。进气歧管风门的开启和关闭取决于操作点。在发动机处于中等负载和转速时，进气歧管风门关闭。结果，进气被导入气缸中，从而提高了混合气的形成。随着发动机负载和转速的增加，仅仅依靠上部管道吸入空气会使得空气量不能满足需要。这时，进气歧管风门的下部管道被打开。
（2）喷油时间
在进气冲程中，燃油在上止点前约300 度时被直接喷入气缸中。通过在进气冲程中喷入燃油，对混合物形成而言，就有了更多的时间。结果，就在气缸中成了均质（均匀分布）的喷射燃油和吸入空气。在燃烧室中的空气/燃油比为λ=1。
（3）燃烧过程
在均质充气模式中，点火点是影响发动机的扭矩，燃油消耗和排放行为的主要因素。
二、进气歧管的翻板结构
进气歧管下部内部有四个翻板，这四个翻板由伺服电机V157通过一根共同的轴来驱动。伺服电机内集成有电位计G336，它用于将翻板位置信息反馈给发动机控制单元J220。进气歧管翻板的位置会影响混合气形成，从而影响排放值。
1、进气歧管翻板的位置变化
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下，进气歧管的翻板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。
进气歧管翻板的位置变化
进气歧管翻板位置不改变
2、进气歧管翻板位置不改变
在均质充气模式中当发动机的负载和转速较高时，进气歧管翻板的位置不发生变化，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。