缸内直喷汽油机技术发展趋势分析

高友松

摘要：介绍了缸内直喷（GDI）发动机技术的主要难点，探讨了GDI发动机燃烧系统的发展趋势，阐述了过量空气系数Фa=1的GDI均质混合燃烧方式、分层充气或均质（Фa=1）充气的涡轮增压技术、优化燃烧系统扩大分层稀燃区域、实现GDI发动机的HCCI燃烧等4个GDI发动机技术发展方向。

关键词：汽油机；缸内直喷；稀薄燃烧；均质充气；涡轮增压；均质压燃

日益严峻的能源和环境问题使得人们在追求车用汽油机良好动力性的同时对汽油机的燃油经济性和排放提出愈来愈高的要求。为此，近年来世界各国开发了许多发动机新技术，其中汽油机缸内直喷（以下简称汽油机GDI）技术无论在节能还是在降低排放效果方面均十分明显，已成为车用汽油机一个十分重要的发展方向。

一、GDl发动机面临的主要技术难点分析

GDI发动机具有柴油机的经济性.但由于柴油是自燃着火。初始着火总是发生于混合气中最适宜着火的地方，汽油需点燃着火。火花塞的固定使初始着火位置也随之固定，所以在汽油机上要达到类似于柴油机那样的工作方式一方面要兼顾不同工况下对混合气的要求和不同工况间的平稳过渡上，另一方面又要对缸内随时间、空间快速变化的油气运动精确控制。以便能在相对同定的点火位置周围形成可供点燃的混合气浓度，并形成一定的分层结构，促使稀薄气体的快速燃烧。因此围绕这些核心缸内直喷汽油机技术难点应主要有燃油喷射系统的适应、油气混合过程的研究、燃烧系统的设计、燃烧排放特性研究和控制等几方面。……