摘 要：对于一台汽油发动机来说，将汽油送入气缸，并与空气混合，使混合气充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术也是发动机的关键技术之一。越来越多的车型开始采用缸内直喷技术发动机，因为直喷发动机具有降低HC等有害气体排放、瞬态响应好、易于实现精确的空燃比控制以及快速冷起动和减速快速断油能力等优点。

关键词：汽油机；缸内直喷；排放

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）35-014-01

随着石油资源越来越紧缺，人们对汽车的燃油经济性要求越来越高，为此，一种新型的汽油机燃烧方式应运而生，即发动机稀薄燃烧技术，而实现稀薄燃烧的理想方式是缸内直喷分层喷注，即汽油缸内直喷。直喷式发动机是在汽缸内喷注汽油，将喷油器安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在汽缸燃烧室内，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做功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此，缸内喷注式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种重大创举。缸内直喷发动机的空燃比达到40：1，具有节省燃油、减少废气排放、提升动力性能、减少发动机震动、喷油精度的提高、发动机更耐用等优点，目前各汽车制造企业纷纷推出了各自的缸内直喷发动机，如大众公司的FSI（燃油分层喷射）、通用公司的SIDI（点燃式缸内直喷）、丰田公司的D-4S、宝马公司的HPI（高压直喷）、三菱公司的GDI（汽油缸内直喷）、保时捷的DFI（直接燃油喷射）等。

一、缸内直喷发动机与普通发动机的比较

缸内直喷技术代表着传统汽油引擎的一个发展方向。传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工况从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，所以希望喷油嘴能够直接将燃油喷入气缸。缸内直喷是大众集团开发的，能够改善传统汽油发动机供油方式的不足，先进的直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个活塞泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于气缸内的电磁喷油器。然后通过电脑控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接喷入燃烧室，其控制的精确度接近毫秒，其关键是考虑喷射器的安装，必须在气缸上部留给其一定的空间。由于气缸顶部已经布置了火花塞和多个气门，已经相当紧凑，所以将其布置在靠近进气门侧就需提高设计和制造的要求，布置不合理或者制造精度达不到要求会导致刚度不足甚至漏气。另外缸内直喷引擎对燃油品质的要求也比较高，目前国内的油品状况可能很难达到缸内直喷引擎的要求，所以部分装配了缸内直喷的进口高尔夫出现了发动机的水土不服的现象。

此外，缸内直喷技术采用了两种不同的喷射模式，即分层喷射和均匀喷射模式。发动机低速或中速运转时采用分层喷射模式。此时节气门为半开状态，空气由进气管进入气缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由喷射器喷出，形成可燃气体。这种分层喷射方式可充分提高发动机的经济性，因为在转速较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可，从而提高燃油经济性。当节气门完全开启，发动机高速运转时，大量空气高速进入气缸形成较强涡流并与汽油均匀混合，促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。电脑不断的根据发动机的工作状况改变喷射模式，始终保持最适宜的供油方式。燃油的充分利用不仅提高了燃油的利用效率和发动机的输出而且改善了排放。个人认为在节气门全开或者大负荷工况下，缸内直喷发动机和普通发动机消耗的燃油其实相差不大，在节气门部分开启即部分符合工况时，缸内直喷发动机的燃油经济性才充分体现出来。

二、缸内直喷发动机目前存在的问题

缸内直喷发动机拥有很多优良的性能，如：油耗低、污染小、动力性能好等等。但是缸内直喷技术同样存在着许多技术瓶颈制约了它的进一步发展和应用，有待改进。

1.催化器问题。缸内直喷汽油机工作在稀空燃比条件下，其造成的富氧和较低的排气温度使传统的三元催化器对NOx的转化率不高，废气排温较低不利于三元催化器的工作，限制了三元催化器在缸内直喷汽油机上的应用。

2.积炭问题。由于缸内直喷汽油机，火花塞点火燃烧是占据小部分空间的分层混合气，其他空间只有极微量的燃油存在，且燃料的气化蒸发使缸内温度偏低，点火后火焰在传播过程中逐渐减弱，到达分层混合气以外的其他空间时，极易造成熄火，使混合气不能充分燃烧，产生积炭。

3.喷油器问题。缸内直喷汽油机的喷油器置于气缸内，由于喷油压力高，喷孔没有自洁能力，很容易积垢，造成喷油量减少、喷雾特性变坏，进而使发动机的燃烧恶化，影响发动机的功率输出和排放。

4.对硬件设施的要求。需要配备高压喷油嘴，以提高油气的雾化程度与混合效率；缸内直喷系统的发动机除了在材质上更加讲究，而且为了分层燃烧时控制气体的流向，就连活塞、燃烧室形状也都需要特别设计。

5.对燃油品质的要求。缸内直喷需要稳定品质的高标号燃油，这也是在国内燃油所不具备的，对缸内直喷技术的发展有一定的阻碍作用。

参考文献：

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