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　　發動機的燃燒室因受其結構設計的制約，2000℃的高溫、高達90bar（1bar=105Pa）的壓力以及每分鐘幾千次的爆燃使得燃燒室中氣門、火花塞和活塞的“生活環境”相當惡劣。盡管如此，工程師們仍然還是要將壓力傳感器和溫度傳感器投入這“水深火熱”之中。

　　如果要想滿足未來的尾氣排放標準，對燃燒室內燃燒過程的規律有一個準確而全面的認識是十分必要的。

　　越來越嚴格的尾氣排放標準要求發動機無故障的準確地按照規定的參數工作，點火時的誤差、燃燒過程中的熄火以及其他的種種故障都必須能夠馬上被識別出來，讓發動機控制器得以迅速作出調整。否則，發動機排出的不僅僅是非常糟糕的尾氣，在嚴重的時候還可能引起三元催化器的損壞。而將各種傳感器安裝在燃燒室內是發現問題最快、最直接的途徑。因此，對發動機燃燒過程的了解是進一步研制發動機的重要前提條件。

 
　　寶馬M5轎車的動力達到了500馬力，其燃燒室內裝有NGK的傳感火花塞

　　基于這一研發方向，Beru公司研制的PSG型壓力傳感火花塞是一個重大的進步，PSG是英文“Pressure Sensor Glow－Plug”的縮寫。這是Beru公司與美國電子產品生產廠Trxas共同合作研制成功的新型火花塞。這種新型的火花塞帶有壓電式壓力傳感器，在火花塞內集成有電子元件，利用這種壓力傳感火花塞可以實現對燃燒室內部的連續測量。

　　利用離子進行測量

　　為了防護壓力傳感火花塞中測量裝置不受損壞，設計師們在火花塞上為壓力傳感器找到一處最有利的工作環境。他們成功地將測溫桿設計成為一個可以“活動”的彈性部件，而沒有像傳統的做法那樣與火花塞體制成一體。可自由活動的測溫桿將壓力傳遞到壓力傳感器的膜片上。

　　在研發PSG壓力傳感火花塞時，Beru公司也將離子流的測量作為壓力測量的一種替代方案進行了試驗。基于快速反應能力、基于很高的測量精度和很長的穩定工作時間等因素，工程師們最終還是選定了壓電晶體的設計方案。歐洲的一家汽車生產廠已經簽定了一份訂貨合同，首批采用這種火花塞的汽車可望于2006年大批量投放市場。

　　Bosch公司也在積極研制離子流－柴油火花塞，因為離子流測量技術在汽油發動機的直噴系統中也能識別出熄火和爆震。火花塞生產廠NGK 公司已經首先將離子流傳感火花塞用于大批量生產的汽車中，新型的寶馬M5轎車中就采用了LKR 8AP型離子流系統傳感火花塞。

　　在這種火花塞的幫助下，發動機的控制系統可以及時地識別到發動機的爆震、點火、熄火和燃燒熄火。這種離子流傳感火花塞除了擁有傳統的點火系統以外，還有一個監測系統，即離子流測量系統，可以對點火電極之間的離子流進行檢測。它用于檢測燃燒室中的離子流程度，并對燃燒時的爆震作出反應，使發動機控制器能及時地對各缸的工作情況進行調節。即在接收到第一個爆震信號后，將點火時刻向后延遲。

　　西門子VDO公司也開始利用傳感器監控發動機燃燒室的工作情況。西門子VDO公司與著名的火花塞生產廠Federal Mogul公司（其產品Champion型火花塞在市場上享有盛名）一起，打算研制生產一種集成了壓電式的燃燒傳感器火花塞。

　　晶體的力量

 
　　NGK公司的離子流傳感火花塞，已經安裝在批量生產的大功率賽車的發動機上；
　　PSG公司生產的柴油發動機用火花塞，可以大大減少柴油機有害物質的排放

　　在Bosch公司和西門子VDO兩家公司中，壓電式直接噴射系統的研發已經可以應用于汽車生產的實踐中了。在這種壓電式噴油器中含有幾百個小型的壓電晶體。這些晶體在電場中會膨脹，從而可以實現在1/10000s內的快速開關控制。

　　這一技術的優點在于：可實現準確的定量噴射，改善了燃油霧化。由于噴油器極高的開關控制速度，可以減少各次噴射時噴油器柱塞的移動距離，可以對噴射曲線進行靈活的調節。噴油器定量控制的每次噴油量差異極小，結合使用第三代共軌噴射系統可以將發動機有害物質排量再減少20％。

　　不受主噴射影響的二次噴射，或稱為補充噴射，可以降低發動機的煙塵排放。如果有再次的補充噴射，將可大大有利于顆粒過濾器的再生。Bosch公司計劃在2006年時，推出噴油壓力高于2000bar的可變噴油口尺寸的壓電式噴油器。

　　汽油發動機的缺點

　　長期以來，汽油直噴系統還沒有達到人們所期望的要求，這主要是因為：有關尾氣排放的規定對柴油發動機更加嚴格。另一方面，非常節油的分層充氣工作方式，即僅在火花塞附近噴射少量的燃油進行油－氣混合氣的燃燒方式，僅在較少的車輛行駛過程中才能實現。然而，西門子VDO公司研制的PDI汽油直噴系統則相反，它在發動機的各種工作狀況下都直接將燃油噴射到火花塞前，對分層充氣技術的應用有了重要的推動和促進。相應的是，這種技術也對噴射壓力、動態性能、噴射的油流霧化和噴油器的測量精度提出了極高的要求，而長期以來一直使用的噴油器零部件不必更換。測試的結果證明：利用PDI汽油直噴吸入可以減少油耗20％。直接作用在噴嘴柱塞上的壓電晶體可以在0.2ms的時間內打開噴嘴，在這樣的開關控制速度下，分層充氣最大的誤差也僅為2％。

 
　　西門子VDO公司計劃利用壓電式柴油機直噴系統將油耗再降低20％

　　在發動機的設計中，將噴油器的快速開關和噴油量的精確控制兩者組合在一起對于發動機燃油噴射與燃燒的改進提高有著決定性的作用，可利用壓電式噴油器在分層充氣的工作方式下實現無熄火的“延時噴射”。

　　不容忽視的是，有關法律法規的要求越來越嚴格。而下一代汽油直噴系統，可給汽車駕駛員帶來更大的功率和更少的油耗。