摘 要：本文首先探讨了缸内直喷技术原理和其在汽油发动机制造中应用的技术优势，并对缸内直喷技术在汽油机制造中的技术应用进行总结，最后对汽油机缸内直喷技术发展前景进行展望，为汽油机缸内直喷技术应用和推广提供资料参考。

关键词：汽油机；缸内直喷；技术应用；研究

汽油机缸内直喷技术的不断成熟，降低了汽车的油耗，避免了汽油在进入燃烧室前累积在气管中气管堵塞的问题，已经成为现代汽车工业发展的关键技术。但汽油机缸内油气直喷需要克服缸内较大的压力，因而其对喷油系统设计和材料要求比较严格。这意味着缸内直喷汽油发动机的制造成本要高于传统化油器汽油发动机，成本的提高影响了汽油机缸内直喷技术的应用和发展。但随着近年来人们对环保和节能日渐重视，加之国家在相关领域投入大量财力物力，并给与优惠政策，因而我国缸内直喷汽油机发展事态良好，并已经影响到我国汽车产业的格局。我国汽油机在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段后，终于进入了直喷时代，越来越多的车型开始使用直喷发动机，在满足人们对发动机动力需求的同时，降低了汽车的油耗，为环保和节能目标的实现做出了巨大贡献。

一、汽油机缸内直喷技术概述

1、缸内直喷技术

缸内直喷技术就是指油气直接喷射到气缸内，与空气混合爆炸做工，推动发动机工作的一种油气混合技术。缸内直噴技术发展遇到的最大障碍就是气缸内空气压力过大，导致油气喷射需要的压力较大，同时气缸所需要承受的压力也较大。如果在发动机设计时，不能控制好喷雾的形状、喷嘴位置，则会导致油气喷射到气缸后无法与空气及时混合，降低燃烧效率。随着我国直喷技术的发展，现如今喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制以及活塞形状设计已经比较规范化，能够有效的实现油气在气缸内均匀混合，实现油气的充分燃烧，提高能量转化效率。由于直喷汽油发动机设计、制造和材料成本较高，因而直喷发动机的造价相比于其他汽油发动机，仍然较高，因而该技术仍然有提高和进步的空间。

2、缸内直喷技术优势

缸内直喷技术的发展，是伴随着电子系统控制技术水平提升实现的。这是由于缸内直喷发动机中由于气缸内压力较大，因而很难实现对油雾气喷射形状和混合效率的控制，而电子控制系统的逐步完善，使工程师在设计中能够更好的实现对喷油量和雾化形状的控制，提高了气缸内油气混合效率。缸内直喷技术在使用中能够提高爆炸燃烧的动能转化效率，节约燃料。但由于该技术高压喷油系统零部件结构比较复杂，成本造价较高，因而从经济层面上来分析，其造价和成本要高于其他汽油发动机。在制造上，直喷发动机对活塞、燃烧室也需要在材质和形状上特殊设计，这无异于对当前的国内汽车制造工业提出了挑战。但随着我国汽车制造工业化水平的提高，价值我国材料工程技术的进步，直喷发动机的节能和环保优势，使其必然成为汽油发动机的改革趋势，为社会的发展和经济的进步做出更大的贡献。

二、汽油机缸内直喷技术应用

1、缸内直喷汽油发动机分层混合模式

分层混合是现如今市场上的直喷发动机汽车常用的油气混合模式，所谓分层混合就是指喷油发生在压缩将近结束或压缩期间，这使得气缸内实现油气的分层混合，以实现气缸内油气的充分燃烧。分层混合模式一般分为壁面导向型分层混合模式、空气导向型分层混合模式和喷注导向型分层混合模式三种。壁面导向性分层混合模式是通过加大火花塞和喷油器之间的距离，通过利用喷油与汽缸壁的碰撞实现油气混合。但这种油气混合模式对活塞运动依赖较大，因而仅适用于发动机低速状态和小负荷做功，并无法实现对分层效果的控制，不宜于实现油气的稳定燃烧。空气导向型混合模式是指靠进气侧的空气运动实现将燃油传输到火花塞，空气导向型分层混合需要尽量避免燃油和气缸壁的接触，不存在燃油积聚的现象，能够实现与空气的充分混合并提高燃烧效率。但这种混合模式却容易导致充气效率下降，影响了发动机的做功性能，并影响气缸内气流的活动，很难满足发动机在不同转速和负荷下对定向气流的需求，在汽车发动机中应用较少。喷注导向型混合模式是依靠空气动力效应实现油气混合的，喷注导向型混合模式同样有着油气燃烧充分，不污染汽缸壁等优点，虽然喷注导向型混合模式对喷油器的技术要求较高，并存在燃烧室低温积碳的问题，但该技术仍然具有较高的应用前景。

2、均质混合缸内直喷汽油发动机

均质混合时，整个发动机工作范围上的功率通过量调节来控制，即通过节气门来调节混合气量，就像化油器式汽油机和进气管喷射发动机一样，按进气量的大小对喷射的燃油进行调节，从而使所有负荷条件下的空燃比几乎相同。尽管均质混合无法在怠速和部分负荷工况时大幅减小燃油消耗，但利用燃油直接喷入气缸的冷却作用，使得其爆燃倾向低于进气管喷射发动机。如果将改善的爆燃特性用于提高压缩比，可以让压缩比提高 1.5～2.0，根据理想发动机过程的理论分析，可以得知油耗大约降低 5%。如果通过增压强制进气，改善充气效率，即可在不改变发动机排量的情况下提高发动机的功率。或者通过增压来减小发动机排量，保持功率不变，这也使得摩擦损失减小，油耗降低。

3、缸内直喷汽油发动机的燃烧模式

对应不同的油气混合模式，缸内直喷汽油机的燃烧模式也存在区别。缸内直喷均质燃烧与喷射发动机比较相似，是在混合器点燃后，由火花塞呈球面火焰向燃烧室传播。这种燃烧模式会导致喷住接触活塞表面，造成活塞表面油膜，在火焰扩散过程中，由于油膜燃烧不完全，很容易造成未燃烧碳氢排放超标。分层燃烧模式与均质燃烧模式最大的区别在于燃烧不会碰触燃烧室壁面，燃烧只停留在混合气区域，因而需要对进气量和气体运动方向进行控制，这在技术上是很难实现的。但随着电子控制技术在汽车发动机中应用日渐普遍，该技术必然会具有更好的发展前景。

三、汽油机缸内直喷技术前景展望

虽然现如今的缸内直喷技术，无论是成本上还是技术上都存在一定问题，但作为一种节约燃料、做工充分的发动机制造技术，缸内直喷技术显然已经影响到汽车工业的发展。随着近年来缸内直喷发动机技术的进步和发展，诸如宝马3系、奥迪A6L、别克和卡迪拉克等车型，已经率先采用了缸内直喷技术，并得到了较好的市场收益。随着该技术领域的进步和发展，诸如起亚K5、新福克斯、新马自达3、该款思域等中端车型，也即将采用缸内直喷技术，这无疑代表着缸内直喷技术正在影响着整个汽车制造业的发展。相信随着技术的进步，缸内直喷技术将会对汽车制造业带来更多的惊喜。

综上所述，缸内直喷技术虽然仍然存在一定问题，但随着技术发展已经实现了商用。该技术在节能和环保方面的巨大优势，符合社会发展进步的需要和方向。随着技术的进步和发展，该技术将会为汽车发动机制造业带来一场革命，进一步推进汽车制造业的进步和发展。

参考文献：

[1]潘锁柱，裴毅强，宋崇林，等.汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性[J].燃烧科学与技术，2012，18（2）：181～185.

[2]周立迎，吕小宁.缸内直喷CNG发动机喷射方向对燃烧过程影响模拟研究[J].内燃机，2014（03）.