GDI发动机

用于汽车行业的设备

GDI发动机是一款用于汽车行业的设备，其可低的燃油消耗、增大功率扭矩。

产品简介

GDI发动机，是近年来国外内燃机研究与开发的热点。专家认为，汽油机直喷技术的出现，使汽车发动机技术进入了一个崭新的时代，它在21世纪有取代传统的汽油机和柴油机的趋势，成为轿车最理想的动力装置。

发展历史

GDI发动机的研究始于德国，早在50年代，德国就有直喷二冲程汽油机装车应市，甚至还装到声名显赫的SL级奔驰轿车上，但是很快就销声匿迹。后来德国的设计师们，无论是奔驰、宝马，还是大众，对于汽油直接喷射都采取皱眉挥斥的态度。因为根据试验，他们认为这种发动机运转性能差，汽车几乎无法开，废气问题也无法解决，于是便停止了GDI发动机的研制开发。

GDI发动机的研制开发，可谓花开在德国，果却结在日本。三菱汽车公司GDI发动机的研制成功令全世界的汽车制造商和发动机制造商瞠乎其后，于是世界车坛掀起了GDI发动机研制开发利用热潮。从此，汽油机的发展又迈出新的一步，这也将推动世界汽车工业的发展。

技术特征

实现低的燃油消耗

在超稀薄燃烧时, 喷油时刻为压缩行程后点火前, 此时气缸内空气密度高, 燃油经高压喷嘴喷入后容易雾化;又由于活塞曲顶的作用, 使得混合气形成涡流并呈层状分布(图4) , 即混合涡流上行时靠近火花塞部分的混合气浓度高, 而远离火花塞部分的浓度低。靠近火花塞的混合气浓度高, 便先着火, 当着火后气缸内温度压力提高, 混合气浓度低的部分也能连续稳定地燃烧。图5 表示了混合气形成的过程。

实现高的功率输出

发动机大负荷运转时要求发动机要具有较大的升功率。GDI发动机采用直立进气使得进气阻力减小, 同时进气行程中燃油直接喷射使进气冷却, 因而提高了进气效率, 由于采用缸内直喷, 燃油在燃烧室内气化, 气化热冷却了吸入的空气, 使空气密度增加; 同时, 汽油在气缸内气化也冷却了燃烧室, 从而降低了发动机的爆震倾向, 这样在设计发动机时便可提高压缩比(有的可达12)。

GDI发动机燃烧系统

GDI发动机与传统的汽油机相比，其要求使混合气在中小负荷实现分层，那么燃烧系统的设计非常重要。它依靠燃烧室形状、气流运动和喷雾形态的相互配合形成所需的分层混合气。按混合气形成的方式不同，可以分为三种：

喷雾引导

采用喷雾引导的GDI发动机将火花塞与喷油器布置得很近，并位于燃烧室中心或附近。这样布置结构简单，火花塞周围容易形成较浓的混合气，并在较小的空间范围内产生有效的混合气分层，同时采用强涡流保持混合气分层的稳定性。然而火花塞与油束间距离过短，限制了进气门面积，影响充气效率的提高，同时油雾也容易打湿火花塞，造成积炭和点火困难，火花塞使用寿命下降。该系统强烈地依赖装置的形状和喷雾特性的容忍度。然而，喷束引导型燃烧系统却有着实现更稀燃烧和扩大稀燃区域的潜力，喷束引导燃烧系统成为许多厂家和科研机构开发的下一代燃烧系统，是目前分层稀燃直喷燃烧系统发展的一个重要方向。

壁面引导

在壁面引导的GDI发动机中，中间布置火花塞，侧面安装喷油器。喷油器将油束直接喷射到燃烧室内，利用特殊的活塞凹坑形状配合气体滚流运动，将燃油蒸汽导向火花塞，并在火花塞周围形成合适浓度的混合气。由于从混合物形成到点火的时间较长，就会有较大的可燃燃空比混合物的区域。这种方法的对喷雾和安装位置的容忍度有很小的敏感性。但该中系统需要较好燃烧室形状，那么对于加工和设计来说就增加了难度。

气流引导

气流引导的GDI发动机将喷油器和火花塞远距离布置。与壁面引导相比：喷油器不再把燃油直接喷向活塞顶凹坑内，而是对准燃烧室的中心喷向火花塞（但不朝向火花塞电极），综合利用进气道和活塞表面在缸内形成的滚流与涡流运动实现混合气的分层。对于燃烧过程和减少污染物生成都有利。该系统在混合气制备和运输到火花塞过程中都要靠充量运动来控制，就需要精确的充量运动控制。FEV公司用连续可变滚流系统（CVTS）来控制充量运动。这样也增加了控制难度。

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