现代汽车燃油缸内直喷技术原理

缸内直喷汽油机喷油嘴安装在燃烧室内，典型结构如图2－11所示。

与传统发动机那样喷入进气歧管进行预先混合不同，电子控制单元需要根据传感器测得的参数进行计算得到所需的供油量，并及时传达喷油指令给喷油嘴，使燃油直接喷注在燃烧室；空气通过进气门与汽油在燃烧室混合成混合气被点燃做功。缸内直喷发动机工作示意如图2－12所示。

图2－11　缸内直喷发动机结构图

1—喷油嘴；2—火花塞。(www.xing528.com)

图2－12　GDI发动机工作示意图

汽油喷射的位置是直喷式发动机(缸内喷注式汽油发动机)与一般汽油发动机的主要区别；借鉴柴油机直接将柴油喷入缸内的理念，GDI装置直接在缸内喷射汽油，利用缸内气体流动与空气混合组织形成分层燃烧。另外，汽油直喷入缸内更易于汽油的雾化，使汽油和空气能够更充分地混合，使得燃烧效果更完全。由于喉管在进气管道中相对较大，所以有着空气流动的阻力小、充气性能更好的特性，因而输出的功率也会较大。喷油嘴喷油后大部分油雾都集中在活塞的凹坑中，利用进气系统形成涡流带动油雾在缸内形成混合气，与周围的稀区形成分层气体。虽然混合比达到40∶1，但高压旋转喷射器喷射出雾状汽油，在压缩行程后期的点火前夕，气体的纵涡流将其融合成球状雾化体，形成一种以火花塞为中心由浓到稀的层状混合气。因为聚集在火花塞附近的混合气浓度很高，所以非常容易点火燃烧。

缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术有两种燃烧模式:均质稀燃和分层稀燃。中小负荷时，在压缩行程后期开始喷油，通过与燃烧系统的合理配合，在火花塞附近形成较为浓厚的可燃混合气，在远离火花塞的区域，形成稀薄分层混合气；大负荷及全负荷时，在早期进气行程中就开始向气缸内喷洒燃油，使燃油与空气有充足的时间混合，形成完全的均质化计量比进行燃烧。

另外，分段喷油技术分层混合气也被采用，其形式是在进气早期开始喷油，气缸中燃油均匀分布，在进气后期进行二次喷油，达到最终在火花塞附近形成较浓的可燃混合气的目的，这种在一个循环中将其喷油量分两次喷入气缸的方式可以很好地实现混合气的分层。