开篇之作，打算介绍一下缸内直喷发动机的一些知识以及发展现状。这些内容我也是从网上或数据库整理出来的，看看就行。

本文将从以下几个方面讲述GDI发动机（汽油缸内直喷）

1、GDI发动机的发展概况

2、GDI发动机相比进气道喷射（PFI）发动机优势

3、GDI发动机的不足之处

GDI发动机发展概况

当我们谈论GDI的时候，我们要知道GDI代表的是缸内直喷燃烧系统。是指将燃油直接喷入缸内的燃烧系统，GDI发动机能够实现均质混合燃烧，分层混合气燃烧，以及均质混合气压燃燃烧（HCCI）。

第一台GDI汽油机诞生于年。是由瑞典工程师乔纳斯.赫塞尔（JonasHesselman）发明的赫塞尔曼发动机（Hesselmanengine）。就是下面这货。

图片来自无敌汽车网，侵删。

之后GDI用到了到军事上，尤其是在飞机发动机引擎上，年德国产JunkersJumo、Daimler-BenzDB，年苏联ShvetsovASh-82FN和美国WrightR-等飞机引擎就使用了GDI发动机。

首次应用于汽车汽油发动机的缸内直喷技术由博世（Bosch）公司研发的，并装配于年的Goliath和Gutbrod上。

到年，奔驰推出首驾采用缸内直喷技术的跑车SL，SL采用博世喷油嘴，当时喷油嘴的装配位置与现今的有所不同，喷油嘴与火花塞一同装在气缸壁上。后来出于成本考虑，更多的还是采用间接喷油的方式。就是下面这辆车。

图片来源于网络，侵删。

其它典型的汽油缸内直喷和分层燃烧系统的实例还有年的福特的PROCO系统和年的德士古TCCS燃烧系统。

当时的GDI燃烧系统存在着喷雾差，控制手段低下的缺点，因此并没有得到广泛的运用。

20世纪90年代以后，以数值模拟和可视化为代表的内燃机研究手段的应用加深了人们对缸内气流运动、混合气形成和燃烧的认识，加之精度高、响应快的电控手段的开发，促使缸内直喷汽油机的研究得到长足的发展。

三菱公司在年推出世界上第一款商品化GDI发动机。就是装配在戈蓝/Legnum上1.8升直四引擎（4G93）。

就是他，三菱4G93

感谢无敌汽车网，又用你家图了。

继三菱公司之后，丰田公司也在年推出了商品化的GDI发动机，命名为D-4发动机，随即广泛应用在日本本土市场上的SZ和ZN系列引擎。为对应欧洲市场，款AVENSIS的1AZ-FSE发动机率先采用D4直喷系统。

日产公司作为第三家商品化GDI公司，在年推出了NEODi缸内直喷汽油机。

在欧洲，雷诺汽车公司也于年研究开发了商品化GDI，这标志着欧洲也开始了GDI发动机的商品化。之后，大众公司于年将GDI发动机装在Lupo-1.4升轿车上，大众公司的缸内直喷系统又名FSI（FuelStratifiedInjection），是不是觉得很眼熟啊。

OK，说完GDI的发展概况，我来说说GDI的优点以及面临的问题：

GDI发动机优点

毋庸置疑，GDI发动机的优势是在部分负荷工况下，通过合理的喷射策略能够实现分层燃烧；而在全负荷工况下，通过较早的喷射，能够实现形成预混燃烧的均质混合气。

从油耗来说：通过合理的喷射策略以及燃烧组织，GDI能够带来油耗的减少。至于能够降低多少油耗，受到燃烧组织以及GDI系统的影响，没法一概而论。而且喷在缸内，本身就比喷在歧管能够提高燃油经济性。

采用直喷技术后，燃油以细微滴状的薄雾方式进入气缸，而不是以蒸汽的方式。这也就意味着燃油在进入气缸时，燃油雾滴能够吸收热量变成可燃蒸汽，对发动机起到了冷却的作用，这也就意味着，发动机的压缩比可以适当提高，从而又提高了发动机的热效率。

从性能来说：相对于进气道喷射，缸内直喷由于燃油直接喷入缸内，能够改善发动机瞬态响应。

从排放上来说：GDI能够减少低负荷工况未燃CH的排放。

GDI面临的问题

GDI的发动机，对缸内混合气的形成以及浓度场的分布要求很高。因此也就意味着，如果GDI发动机在部分负荷组织分层燃烧，会花很大的时间和精力来设计，来标定。但是要知道，燃烧是不可控的，理想的分层在实际发动机上是不可能实现的。

1）在中小负荷，压缩行程后期燃油喷入燃烧室，雾化时间不足，油气混合不充分，燃烧室内可能出现局部混合气过浓的现象

2）火焰向周围稀混合气区域传播时，当混合气过稀时火焰熄灭

3）稀薄燃烧降低了缸内温度，但不利于HC的后期氧化。此外，部分负荷时，燃空当量比为1附近的分层混合气区域使NOX排放增加。

4）对于排放后处理系统，传统三效催化转化器同时高效净化NOx、CO、HC排放物的前提是发动机必须燃用化学计量比混合气，而当GDI汽油机工作在稀混合气时，排气中的富氧条件无法转化NOx，因此，GDI汽油机不能采用技术成熟的三效催化转化器，而针对富氧条件下的NOx还原催化器开发难度大，成熟产品少。

而且目前开发的稀燃催化剂转化效率对油品中硫比较敏感，因此对油品要求高，先前大众的FSI发动机到中国之后就阉割了分层燃烧技术，对外宣称就是由于中国油品不行的原因。

4）在NOx的排放上，尽管采用较高的空燃比，气缸内的反应温度会有所降低，但是由于压缩比的上升以及放热过快，使得Nox上升明显。

5）微粒排放的上升，由于缸内直喷发动机燃烧方式更多的采用扩散燃烧的方式，因此微粒排放比歧管喷射汽油机高多了。这个问题比较严重。

6）而且，前面说过，如果要充分发挥GDI系统的优势，需要投入大量的时间和精力来设计和标定燃烧系统，需要的电控逻辑也比较复杂。

关于GDI的一些情况，暂时介绍到这，欢迎伙伴们交流，下篇内容，敬请期待。