在能源問題和環境問題日益凸顯的背景下，汽油直噴（Gasoline Direct-Injection，GDI）發動機引領著未來的汽油機技術的發展方向。它結合了汽油機輕便、低噪聲的優點與柴油機燃油共軌、缸內高壓噴射技術，在節能減排方面有著明顯優於進氣道噴射（Port Fuel Injection，PFI）發動機的表現，已成為世界各大汽車廠商一項主流的技術，在目前量產的汽車上也已較為常見。
基本介紹
- 中文名：汽油直噴燃燒技術
簡介,燃油直噴系統基本布置,優點,
簡介
汽油直噴（GDI）是指將汽油直接噴射入燃燒室內進行燃燒的技術。它結合了傳統的點燃式發動機與壓燃式發動機的優點，與進氣道噴射（PFI）發動機相比，由於汽油直接噴入氣缸，在燃油經濟性、發動機瞬態回響性、冷起動排放等方面有明顯的優勢。自上世紀90年代三菱公司率先將該技術套用到量產發動機上，高性能低排放的汽油直噴（GDI）發動機得到了迅速的發展與普及。目前世界各大汽車廠商均推出了各自的GDI發動機產品，如大眾的FSI發動機，福特的EcoBoost系列GDI發動機。國內一汽、奇瑞、長安等企業也已推出了具有自主智慧財產權的GDI發動機。
目前，汽油直噴（GDI）燃燒系統可以實現均質燃燒、分層燃燒以及均質混合氣壓燃燃燒（HCCI）這幾種燃燒類型。其中，直噴均質和噴射引導的分層燃燒是缸內直噴技術中較成熟的方案，也是世界各大汽車公司及零部件供應商的主要發展方向。
開發直噴技術的最初想法是由於在大多數的情況下，發動機的空燃比可以調節到比用化學計算法得出的14.7:1更稀薄的狀態，而不會對發動機性能造成負面的影響。分層燃燒系統通過精確控制燃油噴射及缸內氣流運動等方式實現稀薄燃燒，在發動機部分負荷時空燃比A/F達到25~40或更大，燃油經濟性一般會有20%的改善，CO2排放也有所降低。但相應地部分負荷時混合氣稀於理論空燃比，使得傳統汽油機的三元轉換器無法滿足排放需求，需要安裝成本較高的稀燃NOX後處理裝置。此外，分層模式的直噴發動機在電控部件和噴射系統方面的成本也更高。
目前，均質混合的缸內直噴技術已被套用於直噴發動機。它的特點是燃油在進氣過程就被噴入燃燒室，混合氣形成時間長，在缸內呈均質化的分布，空燃比和一般進氣道噴射汽油機相似。均質燃燒系統的優點是可以保留傳統的三元轉換器，並且較分層燃燒而言，電控系統的設計難度較低。
燃油直噴系統基本布置
汽油直噴（GDI）發動機的電控噴油系統由低壓供油部分和高壓供油部分組成，包括電子控制單元（ECU）、高壓油泵、電控噴油器以及各種感測器等。傳統進氣道噴射發動機的噴油器安裝在進氣道內，燃油噴射在進氣道壁面。而缸內直噴發動機的明顯區別就是噴油器伸入氣缸內，將燃油直接噴入燃燒室內與進氣混合。
GDI系統基本布置
GDI系統基本布置優點
採用直噴技術後，燃油以細微滴狀的薄霧方式進入氣缸，這也就意味著當燃油霧滴吸收熱量蒸發時會吸收燃燒室內的熱量，實際上對缸內的充量起到了冷卻的作用。這種冷卻作用提高了發動機的充氣效率，又降低了發動機爆燃的可能性，所以其壓縮比可以有所增加。而且正如柴油一樣，採用較高的壓縮比可以提高發動機的效率，因此直噴發動機的燃油經濟性較好。此外，噴射壓力也進一步提高，使燃油霧化更加細緻，真正實現了精準地按比例控制噴油並與進氣混合，並且消除了缸外噴射的缺點，與進氣道噴射的汽油機相比，瞬態回響性和冷啟動性能也更好。
