直喷汽油发动机(GD讲义I)发展过程简介

国外GDl发动机技术特点及发展趋势汽油缸内直接喷射式（GD I ）发动机，是上世纪90年代末国外内燃机研究与开发中最引人注目的发动机。

专家们认为，GDl发动机的出现使汽车发动机技术进入了一个崭新的时代。

它将在21世纪取代传统的汽油机和柴油机而成为轿车最理想的动力装置。

1总体发展动向传统的汽油发动机，是将燃油喷射到进气管中，与空气混合后再进入气缸内燃烧。

而GD I发动机的工作特点是，将燃油直接喷入气缸，利用缸内气流和活塞表面的燃料雾化效果达到燃烧的目的。

据有关资料介绍，GDl发动机在工作的均匀性及全负荷下的性能方面都有极佳的表现，而且使汽油机的冷车工作不稳定性问题也有了显著的改善。

此外，GDl发动机还有实现分层燃烧的特点，可使燃油经济性大大提高。

G D I发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，目前一般汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃作功；而GD I缸内喷注式汽油发动机顾名思义是在气缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为，GDl汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。

缸内喷注的关键在于产生与传统发动机不同的缸内气流运动状态，通过技术手段使喷射入气缸的汽油与空气形成一种多层次的旋转涡流。

因此GDl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手段。

目前，各国的汽车公司都在大力开发和采用这种技术先进、性能优异的产品。

日本三菱汽车公司一直处于领先地位。

自1996年8月率先向市场投放第一台 GDl发动机以来，三菱公司先后又开发出了多种不同类型的GDl发动机，即 2.4L四缸机、3. OL六缸机和3. 5L六缸机，它们己分别装用于四种中、大型轿车投放市场。

近年来，该公司又推出多种GDl新机型:4. 5L的V8机、L 5L的直列四缸机和O. 66L的直列三缸机。

（2）三菱GDI基础技术 总体来说，三菱公司是采用了四个关键技术来实现 GDI的。立式吸气口使最理想的气流进入气缸；弯曲顶 面活塞通过对燃油空气混合气定形来控制燃烧；高压燃 料泵提供了缸内直接喷射的必要压力；而高压旋转喷射 器控制了燃料喷雾的蒸发和扩散。 这些基础技术与其他燃料控制技术的结合让三菱的GDI 发动机实现了低燃油消耗以及高功率输出。在下文将分 别进行详细介绍。
2.燃油供给系统的组成
1)低压油泵 低压油泵是电动泵,并联一个机械式燃油压力调节器,出口 压力为0.35MPa. 2)高压油泵 高压油泵由发动机的凸轮轴驱动在0.35MPa基础上将油压 提高到12MPa. 3)燃油蓄压器 用铝制成管状,上有用于连接高压油泵、喷油器、燃油 压力传感器和燃油压力控制阀。 4）燃油压力传感器 用于测定燃油蓄压器中的压力，测量电阻采用薄膜技术。
3.控制策略
1)按工况区分控制模式 GDI之所以能节油20％，主要是低 工况范围无节流损失的超稀薄燃烧，采用充气分层，而充气分 层离不开推迟喷油的配合。高工况范围恰恰相反，强调的是提 高转矩和功率，必须采取略稀或λ≤1的混合气。
2)转矩控制策略 低工况加速质调节 高工况加速量调节
3)模式切换策略 低工况质调节和高工况量调节两种模式间的切换需要进行 控制。 （1）切换前，节气门必须先关闭，进气压力下降，A/F↓， 此时必须避开A/F=19～23的禁区，质调节在A/F＜22（λ＜1.5） 左右时会产生黑烟;而采用变量调节时A/F超过19 （λ=1.3） 左右时会发生燃烧不稳定甚至缺火 .所以切换点要增加喷油量, 使A/F突变,迅速越过上述禁区 （2） A/F突然↓会使转矩突然↑，为使转矩保持恒定，必 须减小点火提前角，以抵消影响。
HC排量不高，在第2个工作循环时即可正常运转。

概念

发动机燃油喷射系统可以分为缸内喷射和进气管喷射。


①缸内直喷（GDI）是将供油系统的燃油通过喷油器直 接喷射到汽缸内部，它是将喷油器安装在汽缸盖上，并 且以较高的燃油压力（约3-5MPa）将燃油直接喷入汽缸。 ②进气管喷射（PFI）是将供油系统的燃油通过喷油器 喷射到汽缸外面节气门或进气门附近进气管进气管内。
缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术
根据发动机负荷工况,基本上可以自动选择两种运行模 式,在低负荷时为分层稀薄燃烧,在高负荷时则为均质燃 烧。 经济性所在：在分层燃烧时,直到压缩行程时才喷射燃 油,油雾直接进入燃烧室中的空气, 而喷油就发生在点 火前瞬间。 均匀燃烧：在全负荷时,燃油喷射与进气同步,燃油得到 完全雾化,使混合汽均匀地充满燃烧室,自然会得到充分 的燃烧。
GDI的发展前景

使用缸内直喷技术的汽油发动机油耗要比传 统发动机节油10% -30% ,使用机械增压技术的发 动机可以节油15%左右。可以预料, 随着喷射技术 和排气后处理技术的不断进步, 直喷汽油机发动 机在排放和其他方面的性能将会得到进一步的改 善。相信将来, GDI+ VVT + EGR + TC 汽油机无 疑会占领车用发动机更多的市场份额。
谢谢…
ห้องสมุดไป่ตู้
丰田公司2L GDI汽油机壁面引导燃烧系统示意图
气流引导燃烧系统
缸内直喷存在的问题
积碳：缸内直喷发动机的喷油器放在气缸内，喷孔没有自洁作 用,因此很容易结垢； 排放：缸内直喷的火焰在快速传播的同时,会出现部分火焰熄灭 的现象,这就会使HC的排放增加,另外,缸内壁面的燃油附着、着 火延迟等情况也会使HC的排放增加；NOx的生成量增大，处理难 度加大； 催化器问题：传统的三元转换器只能在空燃比为14.7附近内的 小范围内工作,显然已不适合缸内直喷技术； 成本问题：由于高压燃油系统的压力高,对输油管路及其接头密 封处的强度、加工精度要求随之提高；缸内直喷发动机的喷油 压力高,且采用分段喷射技术,传统的电磁式喷油器无法满足要 求；对燃油质量要求更加苛刻,汽缸顶设计和制造的要求也相当 高；总的来讲，发动机的总体成本较高。 功能问题：在实际GDI 汽油机上,理想的混合气浓度均匀递降的 分层不可能实现,使得精确的分层燃烧控制比较困难。

汽油机缸内直喷技术学院**********院专业车辆工程班级10040208学号1004020533姓名***目录1 GDI技术的发展 (1)2 GDI技术的发展前景 (2)3 GDI发动机的技术现状 (4)3.1 燃油供给和喷射系统 (4)3.2喷射模式 (6)3.3燃烧系统 (6)3.3.1“喷束引导法”(spray-guided system) (6)3.3.2 “壁面引导法”(wall．guided system) (7)3.3.3 “气流引导法”(flow-guided system) (7)4今后GDI技术研究开发方向 (7)4.1降低NOx排放的技术 (7)4.1.1稀燃催化器 (7)4.1.2废气再循环 (8)4.2二次燃烧技术 (9)4.3二次混合技术 (9)4.4均质混合压燃技术 (9)5 GDI发动机目前存在的问题 (10)5.1 排放问题 (10)5.2催化器问题 (11)5.3积炭问题 (11)5.4喷油器问题 (12)参考文献： (13)摘要本文详细介绍了汽油机缸内直喷(GDI)技术的发展历程、技术特点、亟待解决的问题及今后研究工作的重点。

指出了排放的控制措施将成为决定其推广实用的关键因素。

最后对汽油机缸内直喷技术的发展进行了展望。

关键词：汽油机缸内直喷排放1 GDI技术的发展上世纪50年代，德国研制出了二冲程直喷汽油机，限于当时机械制造技术和电控水平较低，其性能和排放并不理想。

90年代后，缸内直喷汽油机的研究有了较大的进展。

缸内直喷汽油机改变了预混合汽油机的混合机理，可采用稀薄分层燃烧技术，降低HC等有害排放。

直喷方式的油滴蒸发主要依靠空气吸热而非壁面吸热，降低了混合气温度和体积，可降低爆燃倾向，提高发动机压缩比。

此外，GDI 汽油机还具有瞬态响应好，易于实现精确的空燃比控制，具有快速的冷起动和减速快速断油能力等特点。

这些方面GDI汽油机都明显优于进气道喷射汽油机。

1.部分负荷时，在压缩行程末期喷油， 1.部分负荷时，在压缩行程末期喷油，依靠油 部分负荷时 束与缸内气流及燃烧室形状相配合形成浓度分 层的混合气（火花塞处较浓），实现稀薄燃烧。 层的混合气（火花塞处较浓），实现稀薄燃烧。 ），实现稀薄燃烧 2.大负荷时，则在进气行程中（下行 ～ 2.大负荷时，则在进气行程中（下行60～120度 大负荷时 度 后）喷油，形成均匀稍浓的混合气以获得高功 喷油， 率输出。此时喷油，降低缸内温度， 率输出。此时喷油，降低缸内温度，爆燃倾向 减少，压缩比可以达到 左右 左右。 减少，压缩比可以达到12左右。
汽油缸内直接喷射技术 Gasoline Direct Injection(GDI)
广西交通职业技术学院 吴飞
一、发展汽油缸内直喷的意义 1.世界汽车技术是受到三大法规（安全、经济、 世界汽车技术是受到三大法规（安全、经济、 世界汽车技术是受到三大法规 排放）约束和促进的。 排放）约束和促进的。 排放法规日趋严格， 2.排放法规日趋严格，以及人们对汽车的综合性 能要求也提高， 能要求也提高，促使各项汽车新技术的产生和应 汽油缸内直喷是一种新的供油和燃烧方式。 用，汽油缸内直喷是一种新的供油和燃烧方式。 汽油直喷可实现稀薄燃烧（A/F可达30～40） 可达30 3. 汽油直喷可实现稀薄燃烧 （ A/F 可达 30 ～ 40 ） ， 提高了燃油经济性（ L/100km） 100km 提高了燃油经济性 （ Lupo 2.8L/100km ） 。 低速 时油耗可节省10 40% 10～ 时油耗可节省10～40%。
1.部分负荷时，在压缩行程末期喷油， 1.部分负荷时，在压缩行程末期喷油，依靠油 部分负荷时 束与缸内气流及燃烧室形状相配合形成浓度分 层的混合气（火花塞处较浓），实现稀薄燃烧。 层的混合气（火花塞处较浓），实现稀薄燃烧。 ），实现稀薄燃烧 2.大负荷时，则在进气行程中（下行 ～ 2.大负荷时，则在进气行程中（下行60～120度 大负荷时 度 后）喷油，形成均匀稍浓的混合气以获得高功 喷油， 率输出。此时喷油，降低缸内温度， 率输出。此时喷油，降低缸内温度，爆燃倾向 减少，压缩比可以达到 左右 左右。 减少，压缩比可以达到12左右。

缸内直喷式汽油机（GDI）工作原理阅读：94次页数：8页 2013-11-23 举报缸内直喷式汽油机(GDI)工作原理科技信息.机械与电子OSCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第31期缸内直喷式汽油机(GDI)工作原理孟祥录(山东交通学院山东济南250000)缸内直喷式汽油机(GasolineDirectInjection)简称:GDI系统;又因为燃油是分层燃烧(FuelStratifiedInjection)故又称:FSI系统.传统式的电喷汽油机.是将汽油喷射在进气门外侧的进气歧管中.在进气过程和压缩过程中.利用时间和空间的均质混合方式.完成可燃混合气的形成.再点火燃烧作功.这样,燃油在气缸内滞留时间过长(接近3600曲轴转角),燃油的粘结损耗较大,加速响应性低,极易产生 ''爆燃'',气缸磨损加大.能否和柴油机一样,在压缩终了,往缸内直接喷射燃油.迅速混合点火燃烧,这只是人们多少年来的一个梦想. 1电控汽油喷射系统的重大变革三菱汽车公司和丰田汽车公司,在上个世纪的九十年代.即发出 ''高灵敏度,高压缩比,超稀薄混合气''的缸内直喷式汽油机压缩比可达12,13:1,实现了''低油耗,低污染,高功率''的梦想.它抛弃了传统的利用空间和时间的均质混合方式.采用缸内强涡流运动混合方式. 在压缩冲程的后期.和柴油机一样,直接向缸内喷射燃油,实现''质的调节''.它对燃油的质量要求不高.摆脱了汽油质量对压缩比提高的制约.相继点火后,实现分层燃烧,利用A/F=3O,40:l的超稀薄混合气稳定燃烧.极大的改善了汽油机的动力性,经济性,净化性.我国上海大众和一汽大众己弓I进生产了''斯克达一明锐''(SKODA—Octavia一1.8T— FSI)和''迈腾''(Magotan一1.8T—FSI)缸内直喷式汽油机乘用车.已经投人市场随着汽车保有量和排放污染物的骤增.以及社会环保法规要求的提升.缸内直喷式汽油机将成为今后''时代的宠儿''.1/8页2缸内直喷式汽油机的主要结构特点缸内直喷式汽油机.是在传统的电控喷射系统的基础上.改进研发的.在其他结构方面无过多的变化,只是在可燃混合气的形成方法上.和燃烧过程方面发生了概念性的变革.仅就GDI系统的主要结构介绍如下:一是直立式进气管一产生下降大进气流,直接流人气缸,流速快,可达40,50m/s.充气效果好.与传统的横向进气管相比,它的进气涡流方向是相反旋转.喷油后能在火花塞处形成浓油雾区.极易点火燃烧.起动性能好,能实现分层燃烧;二是顶面弯曲活塞一引导空气产生进气涡流和挤压高速旋转涡流.以便形成理想地分层燃烧的可燃混合气.旋转涡流为''正向涡流''.与传统的''逆向涡流''方向相反,有利于混合气按浓稀方式层状分布.进行分层燃烧:三是采用两级串联式供油泵一低压供油泵为电动涡轮式.油压为0.35MPa:高压供油泵为往复柱塞式,由凸轮轴驱动.使燃油轨道的油压不断堆积,产生5, 5.5MPa的喷射油压.经喷油器高速喷人气缸,提高了雾化质量.形成旋转的燃气涡流三角形凸轮驱动油泵柱塞吸油和压油.能快速平稳的建立起油压.当轨道压力达规定值(5MPa)后.压力传感器信号通过 ECU使仃供电磁阀断电OFF.弹簧将进油阀顶开,高压供油泵即短暂仃止供油:四是轨道压力传感器一是压敏电阻制成的桥式电路传感器.原理与传统的进气管压力传感器Map类同为ECU提供轨道内燃油压力的高低,当压力达5MPa时,ECU指令仃供电磁阀断电OFF,其弹簧推开高压油泵的进油阀.使高压油泵仃止吸油而仃供.此时,低压油泵也同步仃止供油.维持规定的油压:五是高压旋流式喷油器一由 ECU直接用脉冲电流的宽度.控制喷油量的多少.利用特殊的喷孔形状,向气缸内喷出旋转的雾状燃油,与挤压涡流快速的混合,以便点火燃烧.它没有进气管沉积油膜的缺点,又因喷油压力较高,喷油器的自洁功能高.不易产生脏堵故障:六是特别指出:喷油器是属于瞬时高电压和大电流''峰值保持型''驱动方式(用100,110V和1720A打开:又用限流电阻以35A的电流.保持开启状态),又称,强劲,高频,量化控制方式.喷油器可小型化.又缩短了''无效喷射时间'',开启速度快.2/8页响应性好.计量准确所谓''无效喷射时间''一是因为电磁线圈有一定的阻抗,故开启时间较Tr管导通时间迟后,该时间无燃油喷出.故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度并不吻合,故而需要改善.为此,喷油器的检测方式,应使用专门的仪器(MVT一2诊断仪).以防触电和逆变电源过载.3缸内直喷式汽油机的工作原理3.1气缸内涡流的运动一在进气过程中.通过''直立式进气管''.在气缸吸力的作用下.产生强大的下降气流,使充气效率得到提高.又在 ''顶面弯曲活塞''的作用下.形成比传统汽油机更强大的''滚动涡流''这个滚动涡流,将压缩后期喷射出的旋转油雾.带到燃烧室中央的火花塞附近,及时点火燃烧.这是一种革新手段.3.2高压旋转油雾的产生一高压旋转式喷油器.在压缩冲程的后期 (此时,缸内压力为0.6,1.5MPa),以5MPa的高压喷射出旋转的油雾, 卷人''滚动涡流''中.迅速吸热汽化,以层状混合状态.被卷到火花塞附近.此时,火花塞附近为''高浓度''混合气,极易点燃.缸内的燃气呈''稀包浓''状态(O分子包围Hc分子).它与气缸壁间形成了绝热层.提高了热效率.使功率提高.油耗降低.3-3高速燃烧涡流的产生一''稀包浓''的强燃烧涡流.因未燃物和己然物温度,密度和离fl,力的差异,在旋转中逐层的换位和剥离(未燃物温度低,密度大,离fl,力大,向外移动;己燃物温度高,密度小,离一fl,力小,向内移动),并从内向外稳定地,彻底的分层燃烧.''稀包浓''状态的燃气涡流.与气缸壁间产生绝热层.从而提高了热效率因高压缩比和高速强涡流及涡流分层高效率燃烧的结果,即:进气涡流,压缩涡流, 燃烧涡流的综合效果.与传统的电喷汽油机相比.输出的功率Pe和输出扭矩Me提高了10%.超稀薄的混合气,空燃比A/F可达30,40:1, 与传统的汽油机相比.因燃烧过程和燃烧温度控制的合理.节油率可达40%,可使排气中的CO,HC,NOx等有害物质大幅度降低 3.4起动性能的提高:因燃油为直接喷人气缸,无燃油的粘结损耗, 又因火花塞处为高浓度混合气.与传统的均质混合方式相比.起动性3/8页能得到提高,发动机在l,2个循环,即可起爆运转.而传统的均质混合发动机,需要十几个循环.才能起爆运转.3.5中小负荷工况时的喷油特点:乘用车在市内行驶占有的时间为 75%,85%,多在中,小负荷工况下工作,应在压缩行程后期喷油,以经济超稀薄混合气成分为主.为分层燃烧方式.3.6大负荷工况时的喷油特点:为了获得大负荷时的功率值(包括其他工况),应加浓可燃混合气,以动力性为主,采用''两次喷油方式''.第一次是在进气行程.喷人适量燃油,形成均质燃烧混合气,此为''补救功能'';此时,还可利用燃油的汽化热,来降低进气温度,提高充气效率.第二次是在压缩行程的后期喷油,形成浓稀不均的层状混合气.再点火燃烧.因此.在大负荷工况时,一个工作循环中,喷油器发生两次脉冲信号.脉冲宽度各不相同.''两次喷射''的功能.也可在起动工况,急加速工况出现.以调节空燃比A/F的大小.改善使用性能.3.7高压缩比的实现一汽油机高功率的输出:一是,加大进气量:二是,提高压缩比;三是,控制燃烧过程.传统式的电控喷射系统.因燃油质量的制约.压缩比已难突破 10:I的大关,还需要使用辛烷值97#的汽油.而直喷式汽油机却能突破这个界限值,使压缩比提高到12,13:1.且对汽油的辛烷值无过高要求.究其原因如下:一是入的空气量大幅度增加,进气冷却效果较好.因而.使对''爆燃''的抑制作用也加大:二是直接喷人气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热.可降低气体温度和增大空气密度的目的.因而不易产生''爆燃'':三是再因''缸内直喷''本来就具有不易产生''爆燃'' 的特性.因在压缩冲程后期喷油,燃油在燃烧室内滞留时间极短.使大幅度的提高压缩比成为可能,12,13:1的高压缩比成为现实注—爆燃的产生.是燃油滞留在气缸内的时间较长.己燃部分对未燃部分的挤压和辐射造成的.即未燃部分产生大量的极不稳的''过氧化物''.不等火焰传到,自行不正常的急速燃烧.可见.直喷式的汽油机只能对点4/8页火早晚敏感,不存在''过氧化物''这个问题.3.8因为采用超稀薄混合气分层燃烧,使有害的NOx(下转第189页) l31科技信息.高校讲坛0SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第31期的精干教师.有条件的学校甚至可以外聘教育专家,对家长进行短期集中,长期延续的系统的,科学的家庭教育培训.这是提高家长教育水平的最有效,最高效的形式.2_3家长经验交流会家长经验交流会应当穿插在家长培训过程中.但务必注意,家长经验交流会不能不干预,不组织,更不能放任自流,应当事先选择一些各方面表现优秀的学生的家长.协助其充分准备.务必避免一些因其文化水平不高,语言表达能力不够而导致的表达错误.以防止与培训内容矛盾.让受训者无所适从.甚至否定,抵消培训努力.可以采用让有成功家教经验的家长和资深教育者对话的方式组织经验交流会.对家长的一些表达错误,资深教育者应当面询问,核实并加以排除,以防止误导受训者2.4家庭教育援助中心个别有严重家庭教育问题的家长必然存在.仅对其进行集体培训是不够的.这类家长或由于文化水平所限,或由于严重的性格缺陷,或由于经济状况不佳.或由于种种家庭问题等.其严重的家庭教育问很难在短期内得到纠正和解决.对这样的家长就必须采取个别,重点辅导学校应建立家庭教育援助中心.以长期开展家长培训工作.也可对个别有严重家庭教育问题的家长进行重点辅导2.5电话,短信,书信,光盘,资料,互联网等辅助形式学生家长各自的工作时间不统一.要想完全统一时间家访,培训几乎是不可能的,这就需要必要时与家长进行电话沟通.学校应设立家访专线.保障充足的沟通时间才能保证家访的实效性. 学校建立专门的短信发布系统也有利于密切与家长的联系.学校5/8页长文档看不完？收藏高清版到APP阅读 >。

直喷汽油机的发展史
2005年Mazdaspeed搭载L3-VDT（直列4缸2.3L增压）发动 机，这就是Mazda最早的汽油直喷带增压器的发动机DISI （Direct Injection Spark Ignition）。同年发售的 CX-7全系搭载这款发动机。
• • • • • • L3-VDT タイプ : 2260cc 直列4気筒 DOHC 16バルブ 可変 バルブタイミング 直噴 ボアxストローク : 87.5（mm）x94.0（mm） 圧縮比：9.5 過給器 : ターボチャージャー 最高出力、最大トルク – 238ps（175kW）/5000rpm、35.7kg・m（350N・ m）/2500rpm（CX-7） – 272ps（200kW）/5500rpm、38.7kg・m（380N・ m）/3000rpm（マツダスピードアテンザ）
直喷汽油机的发展史
2002年阿尔法罗密欧 也取得了GDI的专利， 将这个名为JTS(Jet Thrust Stoichiometric)的技 术应用在156车型上， 成为该品牌的主流汽 油机。
直喷汽油机的发展史
三菱的GDI发表后，以日本和欧洲的制造商 为中心广泛普及汽油直喷发动机，另一方 面随着排放法规的加强，采用稀薄燃烧和 分层燃烧的发动机也在不断发展。
直喷汽油机的发展史
1998年丰田将名为 D4(Direct Injection 4-Stroke)的汽油直喷 发动机投入日本国内 生产。之后在2001年 引入欧洲市场的 AVENSIS车型上。
直喷汽油机的发展史
1999年PSA-标致雪铁龙、现代、沃尔沃与 三菱合作，并获得GDI技术的生产许可权， 现代开发了V型8缸发动机。 雷诺也将一款2.0 IDE (Injection Direct Essence)搭载于 Megane 和 Laguna两款车 上。雷诺的系统具有在低负荷时EGR效率高 的特点。

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GDI的未来发展
• GDI収动机燃烧技术収展趋势 – GDI収动机収展 面临排放，稳定燃烧控制，燃 油经济性提高，性能可靠性以及控制复杂性等斱 面的挑戓。GDI収动机的燃烧技术将按照图1所 示的斱式収展。
• 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。此 外，缸内直接喷射还 可带来很多其它好处， 从而有利于降低燃油 耗，达到节能和减少 温室气体C O 2排放的 目标。
GDI技术对収动机排放的影响
• GDI技术对収动机的排放具有很重要的影响。你可以想像得到，当较 少的燃料在一个富氧的环境中燃烧时，HC和CO的产生量肯定会大大 减少。另一斱面，氮氧化物NOX的产生则是个问题。为了避免这个问 题的収生，三菱的GDI収动机采用了30％的EGR比率，幵采用了一个 新型的稀薄NOX气体催化器。这种催化器是一种储藏型的设备，它能 够在需要的情冴下吸收多余的NOX，然后将HC排放物引入那部分的 催化转换器而重新起作用。由亍这个装置位亍三元催化器的前面，所 需要的用亍多余的NOX催化的HC的量在此处应该引起注意。 这项新技术至少需要采用好几个传感器才能够起作用。人们开収出了 一种新型的传感器来探测多余的NOX的水平，这种传感器在很多斱面 不传统的氧传感器很相似，只丌过它的固体电极采用了丌同的材料， 而丏它采用了两室的设计结构。传统的氧传感器对亍采用非化学计量 法得出混合汽体丌起作用，所以在这里还需要一些其它的东西。一种 被开収用亍ULEV収动机的被称为UEGO分线性氧传感器在这种空燃比 的情冴下能够良好地工作，幵被用亍三菱公司的収动机系统中。

因高压缩比和高速强涡流及涡流分层高效 率燃烧的结果，即：进气涡流、压缩涡流、 燃烧涡流的综合效果，与传统的电喷汽油 机相比，输出的功率Pe和输出扭矩Me提
高了10%。
超稀薄的混合气，空燃比A/F可达30～40： 1，与传统的汽油机相比，因燃烧过程和 燃烧温度控制的合理，节油率可达40%， 可使排气中的CO、HC、NOx等有害物质
燃烧。
3、采用两级串联式供油泵—低压供油泵为 电动涡轮式，油压为0.35Mpa；高压供油 泵为往复柱塞式，由凸轮轴驱动，使燃油 轨道的油压不断堆积，产生5～5.5Mpa的 喷射油压，经喷油器高速喷入气缸，提高
了雾化质量，形成旋转的燃气涡流。
三角形凸轮驱动油泵柱塞吸油和压油，能
快速平稳的建立起油压，当轨道压力达规 定值（5Mpa）后，压力传感器信号通过 ECU使仃供电磁阀断电OFF，弹簧将进油 阀顶开，高压供油泵即短暂仃止供油。
4、轨道压力传感器—是压敏电阻制成的桥 式电路传感器，原理与传统的进气管压力传 感器Map类同。为ECU提供轨道内燃油压力 的高低，当压力达5Mpa时，ECU指令仃供 电磁阀断电OFF，其弹簧推开高压油泵的进 油阀，使高压油泵仃止吸油而仃供。此时， 低压油泵也同步仃止供油，维持规定的油压。
5、高压旋流式喷油器— 由ECU直接用脉冲电流 的宽度，控制喷油量的 多少，利用特殊的喷孔 形状，向气缸内喷出旋 转的雾状燃油，与挤压 涡流快速的混合，以便 点火燃烧。它没有进气 管沉积油膜的缺点，又 因喷油压力较高，喷油 器的自洁功能高，不易
二、缸内直喷式汽油机的主要结构： 缸内直喷式汽油机，是在传统的电控喷射 系统的基础上，改进研发的。在其他结构 方面无过多的变化，只是在可燃混合气的 形成方法上，和燃烧过程方面发生了概念 性的变革。仅就GDI系统的主要结构介绍：

缸内直喷式汽油机工作原理
一、燃油喷射系统
缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统与传统的汽油机有所不同。

在缸内直喷式汽油机中，燃油喷射器直接将燃油喷入汽缸内，而不是像传统汽油机那样将燃油喷入进气歧管。

这种设计使得燃油能够在压缩冲程后期与空气混合，为燃烧过程提供了更佳的条件。

二、燃烧过程
缸内直喷式汽油机的燃烧过程更加高效。

由于燃油直接喷入汽缸内，因此能够更好地控制燃油的喷射量和喷射时间，使得燃油能够更好地与空气混合。

这种设计使得缸内直喷式汽油机的燃烧温度更高，从而提高了发动机的功率和扭矩。

三、空气流动
在缸内直喷式汽油机中，空气流动也与传统的汽油机有所不同。

在传统的汽油机中，空气通过进气歧管进入汽缸内，而在缸内直喷式汽油机中，空气通过进气门进入汽缸内。

这种设计使得缸内直喷式汽油机能够在更高的压力下工作，从而提高了发动机的压缩比和效率。

四、控制系统
缸内直喷式汽油机的控制系统也是其工作原理的重要组成部分。

这种控制系统可以精确控制燃油的喷射量和喷射时间，使得发动机能够在各种工况下都能够保持最佳的工作状态。

同时，控制系统还可以根据发动机的工况和驾驶员的需求来调整发动机的功率和扭矩输出，从而提高了驾驶体验和燃油经济性。

总之，缸内直喷式汽油机的工作原理涉及到燃油喷射系统、燃烧过程、空气流动和控制系统等多个方面。

这些方面的协同工作使得缸内直喷式汽油机具有更高的功率和扭矩输出、更佳的燃油经济性和更低的排放等优点。

缸内燃油喷射定时和进气运动更易实现混合气分层；
瞬态响应特性改善； 燃油喷射雾化混合气的形成质量改善，进气温度影响


较小，充气效率提高； 可以采用高的压缩比或高的增压比，或同等情况下降 低对燃料辛烷值的要求； 取消节气门，减少泵气损失，发动机的经济性改善 高压缩比时缸内混合气的温度压力提高，改善了点火 和燃烧条件，可降低冷起动时未燃碳氢排放； 便于采用多次喷射、后喷射等冷起动排放控制策略； 通过后燃喷射等提高排气温度及能量，提高增压器的 快速响应性能。
用优化设计的进气道与活塞形 成空气流动，实现混合气在缸 内பைடு நூலகம்层分布，由此可获得在传 统发动机中不可达到的稀空燃 比（如40:1），实现超稀薄混 合气稳定燃烧。
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前两种方式有可能形成壁面油膜，是造成碳氢排放高的主要原 因；后一种方式则与喷雾特性、喷射时刻关系密切，但控制起 来比前两种要难。
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同常规汽油机空燃比为
难以在全部运转范围内实现混合气理想的分层（负荷分



段控制策略）； 喷油器内置气缸内，喷孔容易结垢，影响喷雾特性和喷 油量（研制具有自洁功能的喷嘴）； 低负荷时HC排放高，高负荷时NOx排放高，有碳烟生 成 （采用二次混合、二次燃烧和反应式排气管、废气再 循环EGR等技术）； 部分负荷时，混合气稀于理论空燃比，三效催化器转化 效率下降，需采用选择性催化转化技术（采用稀燃催化 器）； 气缸和燃油系统磨损增加（开发抗磨损能力强、功率消 耗低的供油系统和燃油喷射系统）。
采用NOX催化反应器；
采用两次喷油的控制方法；
辅喷油阶段：在发动机运行进气行
程时，发动机会进行一次喷油，喷 油的数量不大，这部分少量的汽油 会汽化挥发吸收热量的，这样就能 降低汽缸内的温度，气缸内混合气 密度增大。所以这次喷油的后果在 给气缸降温的同时，还可以提高进 气密度，让更多的空气进入到汽缸， 而且能确保汽油跟空气均匀的混 合。 主喷油阶段：第二次喷射是主喷油 过程。当活塞即将达到发动机压缩 行程的上止点时，在火花塞点火之 前，会有一定量的汽油再次被喷出， 这次喷射被成为主喷油。

汽车新技术讲座论文——燃油直喷燃烧技术（GDI）来汽油直喷燃烧技术(GDI)就能够将内燃机的燃料效率提高20％。

这一新技术的基础技术的应用起源于30年代，但长期以来没有得以发展，只是到了近两年，由于电子技术和其它系统的性能的提高，才使这种新概念有所作为。

来文来自博研论坛 目前，一些汽车制造商正在将GDI技术投入实际的制造应用过程。

例如Mercury Marine 公司就针对其大型发动机开发出了一个采用双重空燃直喷燃烧系统的发动机。

从1996年起日本的三菱公司也开始了GDI发动机的开发工作，西门子和雷诺两公司也联手致力将GDI 技术应用于雷诺的Megane汽车上。

同时，Delphi也宣布将和Orbital发动机制造公司共同投资开发一种火花塞和燃油直喷混合的发动机系统，这个系统只需要一个通往汽缸燃烧室的孔。

来文来自博研论坛开发直喷技术的最初想法是由于在大多数的情况下，发动机的空燃比可以调节到比用化学计算法得出的14.7:1更稀薄的状态，而不会对发动机性能造成负面的影响。

然而其局限性却是这样的，稀薄混合气体很难点燃，而且还会随之产生相应的排放物，其主要成分是氮氧化合物（NOX）。

来文来自博研论坛采用直喷技术后，燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。

这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用。

这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。

而且正如柴油一样，采用较高的压缩比可以提高燃料的效率。

来文来自博研论坛 采用GDI技术的另一个优点是它能够加快油气混合气体的燃烧速度，这使得GDI发动机和传统的化油器喷射发动机相比，可以很好地适应废气再循环工艺。

例如，在三菱的发动机上，当怠速运转过程中如果发动机燃烧不稳定，则发动机可以以40:1的空燃比很平稳地运行（如果采用了废气再循环EGR技术，那么发动机的空燃比可以提高到55:1）。

来文来自博研论坛决定一种非常稀薄的混合气体的关键是能否找到一种可靠的点燃它的途径。

图为华晨首款1.8 T GDI发动机在2005年上海国际汽车展上，由华晨汽车集团自主研发的1.8 TGDI的发动机吸引了业内人士的极大关注。

GDI是一种什么类型的发动机技术；在当前国际上处于什么样的水平；采用这种技术的发动机动力性能和燃油经济性能如何；目前这种发动机还存在那些缺点；华晨在国内首家应用这种技术生产发动机会不会导致整车售价上升？带着这些疑问，我们来详细地了解一下GDI发动机。

GDI就是Gasoline Direct-Injection，汽油直接喷射的意思。

在2004年年初，约1200位国际著名的汽车推进系统专家汇聚在维也纳，探讨如何进一步减少油耗从而降低CO2的排放核心问题时。

专家们普遍认为汽油直喷技术和混合动力是未来最有前景的技术。

与此同时，三菱、奔驰、宝马和福特等厂家近几年来，也加大了这方面的科研投入，在第一代GDI发动机研究的基础上，又纷纷地推出了全新的第二代GDI发动机。

因而可以看出，GDI是目前国际上非常先进的一种发动机技术。

GDI跟电子控制燃油喷射有什么不同呢？下面我们就先介绍一下现在三种主要的汽油发动机：化油器发动机是在进气管道的化油器位置上吸出汽油，与空气混合，雾化形成混合气，经气门进入气缸；电控汽油喷射发动机是在进气歧管，气门之前的位置上喷射汽油，再经气门进入气缸；直喷式汽油发动机则是直接在气缸里面喷射汽油。

从而可知，三种形式的汽油发动机的重大区别在于汽油出口的位置，位置不同，技术也不同。

GDI发动机的优缺点与化油器和电控汽油喷射发动机相比，缸内直喷式汽油发动机最大的优点是油耗量低，升功率大。

这种发动机气缸内可燃气体混合比达到40:1（一般汽油发动机的混合比是15:1），也就是人们所说的“稀燃”。

由于活塞顶部一半是球形，另一半是壁面，空气从气门冲进来后在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程行将结束时，在燃烧室顶部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋转的混合气是分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火作功。

发动机直喷技术论述缸内直喷技术：燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合。

喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。

同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。

从燃油喷射技术发展的轨迹可以看出，燃油喷射与进气混合的位置离气缸越来越近，最终发展到在气缸内进行。

由于燃油喷射雾化的形成与油气的混合就在汽缸内进行，对供油量与油气均匀混合的控制精度得以提高，并且可实现精确点火，因而，燃烧更加迅速、充分，动力的爆发就会更为猛烈，动态响应更佳，功率与扭矩同时增加，燃油消耗明显降低，排放也更低。

车型：蒙迪欧-智胜 2.0T 售价：预计25-28万元(3月上市) 看点：EcoBoost 发动机+PowerShift双离合变速器致胜2.0T车型在外形上也与已经在海外上市的版本保持基本一致。

前脸方面，尽管新车型依旧延续了现款致胜中梯形的进气格栅，但与老款车型相比，其上进气格栅变为单杠样式，尺寸也有所缩小，从而突出下进气格栅的“大嘴造型”，同时在镀铬装饰的点缀下，让新车看上去更加大气时尚。

蒙迪欧致胜2.0T车型的动力装备非常值得人期待。

该车搭载了福特新研发的2.0L EcoBoost发动机，该引擎拥有涡轮增压、缸内直喷和可变气门正时三项核心技术，最大输出功率可达176KW/ 6000 rpm(240匹马力)，峰值扭矩高达350 N·m/1750-4500 rpm，其176KW的最大功率也使致胜拥有了这个级别中最抢眼的账面数据。

与6速PowerShift双离合变速器匹配后，相信车辆在换挡平顺性，及燃油经济性上均会有不错的表现。

车型：别克君威/君越2.4L SIDI 售价：君威 2.4L SIDI 20.59-25.09万元君越 2.4L SIDI 22.19-27.49万元看点：低转速下燃烧效率提升，进一步弥补了反置布局的不足搭载2.4L SIDI发动机的君越/君威已于不久前上市，外观内饰没有任何变化，变的只是那颗芯，下面就来看下同时2.4L发动机，在晋升为SIDI之后发生了哪些变化。