汽油机缸内直喷技术分析解析
汽车新技术之汽油机缸内直喷课件
6.缸内直喷发动机目前存在的问题
GDI发动机拥有很多优良的性能，如： 油耗低、污染小、动力性能好等等。但是 GDI技术同样存在着许多技术瓶颈制约了它 的进一步发展和应用，亟待改进。
6.缸内直喷发动机目前存在的问题
• 排放问题： GDI汽油机的开发成功，极大地提高了汽油机的燃油经 济性。但其排放总体上要高于工作在理论空燃比下，附加三元催化等 尾气处理装置的进气道喷射汽油机。
• 福特汽车公司PROCO
(Progrannned Combustion
Injection)稀薄燃烧系统是程序化 燃烧过程的缩写，采用匀质混 合缸内直喷汽油机(如图4所示)。 进气道为螺旋式气道，汽油直 接喷射到燃烧室内，利用涡流 和滚流进行油气混合。喷油器 位于中央，两侧各有一个火花 塞。由于汽油在缸内雾化需要 吸收能量，混合气温度下降。 因而可以采用高压缩比(ε=15)的 发动机，并可在空燃比A/F=25 的条件下工作。
图4.福特PROCO稀薄燃烧系统
4.缸内直喷技术现状
• 燃油供给和喷射系统 • 喷射模式 • 燃烧系统 • 缸内空气运动的组织
4·1.燃油供给和喷射系统
• 现代的GDI发动机燃油供给系统设计，为了 达到分层稀薄混合气所要求的喷雾质量和 灵活的喷油定时，均采用了精度高、响应 快的柔性电控手段。高压共轨喷射系统加 电磁驱动喷油器被认为是满足缸内灵活喷 射要求的喷射系统之一。
其排放问题主要有： 1)中小负荷下未燃HC排放较多。采用混合气分层后，极易造成火焰 从浓区向稀区传播时熄灭。同时，稀燃造成缸内温度偏低，不利于未 燃HC随后的继续氧化。壁面阻挡型直喷系统，因喷雾碰壁较多，而 活塞顶和缸壁的温度低，使HC排放较高。 2)NOx的排放。虽然因采用较稀的空燃比，气缸内的反应温度较低， 但由于分层混合气由浓到稀将不可避免地出现混合气过浓或浓混合气 区域过大的状况，这些区域恰恰是高温区域，使NOx生成增加。另外， GDI发动机较高的压缩比和较快的反应放热率也会引起NOx升高。 3)微粒排放。因为局部区域过浓的混合气和未蒸发的液态油滴扩散燃 烧而引起颗粒排放增加，并且缸内温度低也造成了微粒氧化不完全。
简述缸内直喷汽油机的原理
简述缸内直喷汽油机的原理缸内直喷汽油机是一种先进的发动机技术，它通过将汽油直接喷射到气缸内部，实现燃烧过程的高效率和精确控制。
本文将从原理、工作过程和优点三个方面进行详细介绍。
一、原理缸内直喷汽油机的原理主要包括喷油系统和燃烧系统两个部分。
喷油系统通过高压喷油器将汽油喷射到气缸内的气缸壁上，形成一个可燃混合气云；燃烧系统则通过点火系统，将混合气云点燃，产生爆炸力推动活塞运动。
二、工作过程缸内直喷汽油机的工作过程可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气阶段：活塞下行，气门打开，汽缸内形成负压，吸入空气。
2. 压缩阶段：活塞上行，气门关闭，汽缸内空气被压缩，温度和压力升高。
3. 燃烧阶段：在压缩末期，高压喷油器将汽油以高压喷射到气缸内，形成一个可燃混合气云。
点火系统点燃混合气云，产生爆炸力推动活塞下行。
4. 排气阶段：活塞上行，废气经排气门排出气缸，同时新的混合气云进入气缸。
三、优点缸内直喷汽油机相比传统的多点喷射汽油机有以下几个优点：1. 燃烧效率高：由于汽油直接喷射到气缸内部，喷油量和时间可以更加精确控制，使得燃烧更加充分，燃烧效率提高。
2. 动力输出强劲：燃烧效率提高，功率输出也相应增加，加速性能更好，动力更强劲。
3. 燃油经济性好：由于燃烧效率提高，缸内直喷汽油机的燃油经济性也相应提高，节省燃油消耗。
4. 减少尾气排放：缸内直喷汽油机喷油系统的精确控制，使得燃油燃烧更加充分，减少了尾气中的有害物质排放。
5. 提升动力响应速度：由于喷油直接进入气缸，响应速度更快，提升了动力的响应速度和驾驶的灵活性。
总结：缸内直喷汽油机是一种高效、高动力输出的发动机技术。
通过喷油系统和燃烧系统的精确控制，实现了燃烧过程的高效率和精确控制，提高了动力输出和燃油经济性。
在未来的发展中，缸内直喷汽油机有望成为汽车发动机的主流技术。
汽油机缸内直喷技
概念
发动机燃油喷射系统可以分为缸内喷射和进气管喷射。
①缸内直喷（GDI）是将供油系统的燃油通过喷油器直 接喷射到汽缸内部，它是将喷油器安装在汽缸盖上，并 且以较高的燃油压力（约3-5MPa）将燃油直接喷入汽缸。 ②进气管喷射（PFI）是将供油系统的燃油通过喷油器 喷射到汽缸外面节气门或进气门附近进气管进气管内。
缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术
根据发动机负荷工况,基本上可以自动选择两种运行模 式,在低负荷时为分层稀薄燃烧,在高负荷时则为均质燃 烧。 经济性所在：在分层燃烧时,直到压缩行程时才喷射燃 油,油雾直接进入燃烧室中的空气, 而喷油就发生在点 火前瞬间。 均匀燃烧：在全负荷时,燃油喷射与进气同步,燃油得到 完全雾化,使混合汽均匀地充满燃烧室,自然会得到充分 的燃烧。
GDI的发展前景
使用缸内直喷技术的汽油发动机油耗要比传 统发动机节油10% -30% ,使用机械增压技术的发 动机可以节油15%左右。可以预料, 随着喷射技术 和排气后处理技术的不断进步, 直喷汽油机发动 机在排放和其他方面的性能将会得到进一步的改 善。相信将来, GDI+ VVT + EGR + TC 汽油机无 疑会占领车用发动机更多的市场份额。
谢谢…
ห้องสมุดไป่ตู้
丰田公司2L GDI汽油机壁面引导燃烧系统示意图
气流引导燃烧系统
缸内直喷存在的问题
积碳：缸内直喷发动机的喷油器放在气缸内，喷孔没有自洁作 用,因此很容易结垢； 排放：缸内直喷的火焰在快速传播的同时,会出现部分火焰熄灭 的现象,这就会使HC的排放增加,另外,缸内壁面的燃油附着、着 火延迟等情况也会使HC的排放增加；NOx的生成量增大，处理难 度加大； 催化器问题：传统的三元转换器只能在空燃比为14.7附近内的 小范围内工作,显然已不适合缸内直喷技术； 成本问题：由于高压燃油系统的压力高,对输油管路及其接头密 封处的强度、加工精度要求随之提高；缸内直喷发动机的喷油 压力高,且采用分段喷射技术,传统的电磁式喷油器无法满足要 求；对燃油质量要求更加苛刻,汽缸顶设计和制造的要求也相当 高；总的来讲，发动机的总体成本较高。 功能问题：在实际GDI 汽油机上,理想的混合气浓度均匀递降的 分层不可能实现,使得精确的分层燃烧控制比较困难。
汽油机缸内直喷技术分析解析
汽油机缸内直喷技术学院**********院专业车辆工程班级10040208学号1004020533姓名***目录1 GDI技术的发展 (1)2 GDI技术的发展前景 (2)3 GDI发动机的技术现状 (4)3.1 燃油供给和喷射系统 (4)3.2喷射模式 (6)3.3燃烧系统 (6)3.3.1“喷束引导法”(spray-guided system) (6)3.3.2 “壁面引导法”(wall．guided system) (7)3.3.3 “气流引导法”(flow-guided system) (7)4今后GDI技术研究开发方向 (7)4.1降低NOx排放的技术 (7)4.1.1稀燃催化器 (7)4.1.2废气再循环 (8)4.2二次燃烧技术 (9)4.3二次混合技术 (9)4.4均质混合压燃技术 (9)5 GDI发动机目前存在的问题 (10)5.1 排放问题 (10)5.2催化器问题 (11)5.3积炭问题 (11)5.4喷油器问题 (12)参考文献： (13)摘要本文详细介绍了汽油机缸内直喷(GDI)技术的发展历程、技术特点、亟待解决的问题及今后研究工作的重点。
指出了排放的控制措施将成为决定其推广实用的关键因素。
最后对汽油机缸内直喷技术的发展进行了展望。
关键词：汽油机缸内直喷排放1 GDI技术的发展上世纪50年代，德国研制出了二冲程直喷汽油机，限于当时机械制造技术和电控水平较低，其性能和排放并不理想。
90年代后，缸内直喷汽油机的研究有了较大的进展。
缸内直喷汽油机改变了预混合汽油机的混合机理，可采用稀薄分层燃烧技术，降低HC等有害排放。
直喷方式的油滴蒸发主要依靠空气吸热而非壁面吸热，降低了混合气温度和体积，可降低爆燃倾向，提高发动机压缩比。
此外，GDI 汽油机还具有瞬态响应好，易于实现精确的空燃比控制，具有快速的冷起动和减速快速断油能力等特点。
这些方面GDI汽油机都明显优于进气道喷射汽油机。
汽油机缸内直喷双喷射方案
大众TFSI 发动机
T
进口尚酷1.4T
双增压+分层燃烧+缸内直喷
F
国外大众1.4T
S
I
国内大众1.4T
涡轮增压+缸内直喷
发
国外大众1.8/2.0T 涡轮增压+缸内直喷+分层燃烧
动
机
国内大众1.8/2.0T 涡轮增压+缸内直喷
缸内直喷结构
1、高压油泵
油泵的组成
高压燃油泵作用将来自低压循环（600kpa)的燃油经过高压泵加压至 （5-10mpa)高压燃油供给油轨高压循环，燃油压力通过安装在高压油泵 上的燃油压力调节阀来调节。一般由凸轮轴驱动。高压油泵主要由凸 轮、柱塞、进出油阀、燃油压力调节阀等组成。
点火时，只有火花塞周围混合状态较好的气体被点燃， 这时周围的新鲜空气以及来自废气再循环的气体形成了 很好的隔热保护，减少了缸臂散热，提升了热效率。点 火时刻的控制也很重要，它只在压缩过程终了的一个很 窄的范围内。
2、均质燃烧
均质燃烧可以理解为普通的燃烧方式， 即燃料和空气混合形成一定浓度的可燃 混合气，整个燃烧室内混合气的空燃比 是相同的，经火花塞点燃燃烧。由于混 合气形成时间较长，燃料和空气可以得 到充分的混合，燃烧更均匀，从而获得 较大的输出功率。有人细分为稀均质燃 烧模式（过量空气系数稍大于1）和均 质燃烧模式（过量空气系数略小于1） 。
（1）进气歧管翻板打开时的均匀燃烧
在发动机转速高于3750 转/ 分或发动机负荷高于40% 时， 进气歧管翻板是打开的，这样 就可保证发动机在高转速、大 负荷时获得更多的进气量，让 更多的空气参与燃烧。 燃油喷射发生在进气冲程中。
（2）进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧
缸内直喷式汽油机技术特点
缸内直喷式汽油机技术特点
缸内直喷式汽油机技术的主要特点包括：
1.燃油直接喷入气缸内与进气混合，消除了缸外喷射的缺点，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合。
2.喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计,使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合,从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。
3.空燃比达到40:1（一般汽油发动机的空燃比是1
4.7:1）,也就是人们所说的“稀燃”。
4.机内的活塞顶部一半是球形，另一半是壁面，空气从气门冲进来后在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程即将结束时，在燃烧室顶部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋转的混合气是分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火作功。
5.压缩比高达12,与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%□
6.零组件复杂，而且价格通常要贵。
请注意，缸内直喷式汽油机技术虽然有很多优点，但也存在一些缺点。
例如，零组件复杂且价格通常要贵。
止匕外，虽然其压缩比高、功率和扭矩提高，但也容易形成积碳。
因此，在使用缸内直喷式汽油机时，需要定期进行维护和保养。
汽油机缸内直接喷射技术
汽油机缸内直接喷射技术摘要:由于能源枯竭和环境污染情况日益严重,即使是多点燃油喷射这样的技术也不能满足人们的要求了,于是更为精确的燃油喷射技术诞生了,那就是汽油机缸内直接喷射技术。
本文将对汽油机缸内直接喷射技术的类型、结构原理、存在问题等进行简要的论述。
关键词:缸内直喷类型结构原理存在问题近年来,由于能源紧缺和环境污染问题的日益突出,汽车用发动机面临着越来越严峻的考验。
目前为绝大多数汽车所采用的EFI发动机已显出明显不足,主要由于混合气在进气门处形成,汽油雾化不完全、混合气质量欠佳,所以燃烧不充分冷启动排放和燃油经济性较差。
汽油机缸内直接喷射系统则与EFI系统迥然不同,该系统是将汽油直接喷射到气缸里,通过相应的控制手段,可以大大提高发动机的燃油经济性和动力性能,同时大幅度降低排放。
1 汽油机缸内直接喷射技术汽油机缸内直接喷射技术,简称缸内直喷,顾名思义,就是把汽油直接喷射到气缸内。
随着技术的发展,化油器被淘汰后,开始采用汽油喷射技术,按照喷射位置可以分为进气道喷射和缸内直接喷射两种。
进气道喷射可以采用低压的喷射装置,是目前最常用的喷射方式,喷油嘴位于进气歧管的前方,汽油喷入进气歧管与空气混合后再进入气缸。
缸内直接喷射则更为先进,喷油嘴位于气缸内部,将汽油直接喷入气缸,与空气形成混合气,不过它需要较高压力的喷射装置以及其它一些专门的零部件,成本要更高一点。
2 缸内直喷的类型及其特点近年来,缸内直喷的发动机电控技术的研究与开发越来越受到重视,其被认为是内燃机解决能源和环境问题的重要方向之一,国内外许多研究机构和汽车厂商都致力于缸内直喷发动机的研究与开发,并推出了各种装备缸内直喷发动机的汽车。
2.1 FSIFSI是Fuel Stratified Injection的缩写,它代表大众汽车的缸内直喷发动机。
从理论上来说,采用FSI技术的发动机有至少两种燃烧模式:分层燃烧和均质燃烧,从上面3个英文单词来看,分层燃烧应该是FSI 发动机的特点。
了解汽车发动机的缸内直喷技术
了解汽车发动机的缸内直喷技术汽车发动机是汽车的心脏，而其中最关键的组成部分之一就是燃烧室。
近年来，随着科技的进步和汽车工业的升级，缸内直喷技术逐渐成为一种趋势，它在提高发动机性能和燃油经济性方面发挥着重要作用。
本文将详细介绍汽车发动机的缸内直喷技术，以及其工作原理和优势。
1. 缸内直喷技术的概述缸内直喷技术是指将燃油喷射直接进入发动机汽缸内部的一种燃油喷射技术。
相比传统的多点喷射系统，缸内直喷技术可以更加准确地喷射燃油，实现更高效的燃烧过程。
这一技术的兴起主要得益于汽车工程师们对发动机燃烧过程的深入研究以及喷油系统的技术进步。
2. 缸内直喷技术的工作原理缸内直喷技术的工作原理可以概括为以下几个步骤：首先，燃油储存在汽车燃油箱中，并通过燃油泵被送至高压油管中。
高压油管通过油压控制阀与喷油嘴相连。
然后，在发动机正常工作时，控制模块会根据发动机工作状态和行驶需求，向高压油泵发出信号。
高压油泵会在信号的作用下，将燃油推送到高压油管。
接着，高压油管中的燃油通过喷油嘴被喷射到汽缸的燃烧室内，与空气混合形成可燃气体。
最后，燃油在汽缸内被点火后燃烧，释放出能量推动活塞运动，驱动车辆前进。
3. 缸内直喷技术的优势缸内直喷技术相较于传统的多点喷射技术，具有以下几个显著的优势：首先，缸内直喷技术可以实现更高效的燃烧过程。
由于燃油喷射直接进入燃烧室，喷油的时间和位置可以更加精确控制，从而提高燃油的利用率，减少能量损耗。
其次，缸内直喷技术可以提高发动机的功率和扭矩输出。
通过精确控制燃油喷射的时间和位置，可以实现更高的压缩比和更充分的燃烧过程，从而提高发动机的输出性能。
另外，缸内直喷技术还可以减少尾气排放。
由于燃油喷射的精确控制，可以使燃烧更加充分，减少未燃烧的燃料残留，从而降低有害物质的排放。
最后，缸内直喷技术还可以提高燃油经济性。
通过更加精确的燃油喷射控制，可以减少过量燃油的使用，从而达到更高的燃油经济性。
4. 缸内直喷技术的局限性虽然缸内直喷技术具有诸多优势，但也存在一些局限性：首先，由于缸内直喷技术对喷油系统的要求较高，其稳定性和可靠性也受到一定限制。
汽油机缸内直喷技术FSI
汽油机缸内直喷技术FSI目录1.汽油缸内直喷系统的主要结构2.汽油机缸内直喷的工作原理3.汽油缸内直喷的特点4.汽油缸内直喷的燃油系统一.汽油机缸内直喷技术工作原理直喷技术能使汽油机像柴油机那样具备较高的燃烧效率，使燃油燃烧更充分，从而达到尽可能节省燃油的目的。
汽油缸内直喷技术是实现汽油在汽缸内分层燃烧的一种特有技术，而汽油分层燃烧又是实现汽油稀薄燃烧的手段。
稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段。
缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀然和燃烧模式。
在火花塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的浓混合气（12-13.4），在燃烧室大部分区域是较稀混合气，两者之间为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，这就是所谓的分层燃烧。
汽油机分层燃烧可分为两大类：进气道喷射分层燃烧方式缸内直喷分层燃烧方式。
二.FSI发动机按发动机负荷工况分3种运行模式：分层稀薄燃烧模式（低负荷时）分层稀混合气燃烧这种燃烧方式主要是通过控制混合气的浓度分布来实现的，其在火花塞附近混合气比较浓，空燃比约为12～13，保证可靠的点火，在其余大部分区域混合气较稀，空燃比在20以上。
均质燃烧模式（高负荷时）均质稀薄燃烧模式（低负荷与高负荷间）均质稀混合气燃烧：这种燃烧方式主要是通过提高压缩比、改进点火系统以及加强混合气的紊流等来实现的。
有代表性的几种均质稀混合气燃烧系统有梅型火球燃烧室、射流燃烧室等。
分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。
均质稀燃模式混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。
均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。
分层稀混合气燃烧这种燃烧方式主要是通过控制混合气的浓度分布来实现的，其在火花塞附近混合气比较浓，空燃比约为12～13，保证可靠的点火，在其余大部分区域混合气较稀，空燃比在20以上。
三.汽油机缸内直喷特点由于燃油被精确的喷射于汽缸燃烧室内，也直接带来了六大好处：一、节省燃油。
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣发动机技术一直是汽车制造商和消费者关注的热点之一。
其中，缸内直喷和缸外直喷这两种燃油喷射技术备受关注。
它们分别在汽油和柴油发动机中被广泛应用。
本文将对这两种喷射技术的优劣进行解析和比较。
一、缸内直喷技术缸内直喷技术是将燃油喷射器直接安装在汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内部。
其优势主要体现在以下几个方面：1. 燃烧效率提升：缸内直喷技术可以实现更高的压缩比和更精确的燃油控制，从而提高燃烧效率和动力输出。
2. 减少污染物排放：由于燃油喷射直接进入燃烧室，缸内直喷技术可以更好地控制燃烧过程，减少尾气中产生的有害物质排放。
3. 提高燃油经济性：缸内直喷技术可以更有效地利用燃油能量，降低燃油消耗，从而提高燃油经济性。
缸内直喷技术的缺点是：1. 发动机噪音较大：由于燃油喷射直接进入燃烧室，可能会产生较大的喷油噪音。
2. 燃油喷射器易受污染：喷油器直接暴露在燃烧室的高温和高压环境下，容易受到燃烧残渣的污染，进而影响喷油效果。
二、缸外直喷技术缸外直喷技术是将燃油喷射器安装在燃烧室外部，通过进气门将燃油喷射到汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内。
下面是缸外直喷技术的优势和不足之处：优势：1. 降低噪音和振动：相比缸内直喷，缸外直喷技术可以减少喷油噪音和振动，提升发动机的舒适性和可靠性。
2. 降低碳积垢：由于燃油喷射器远离燃烧室，不易受到燃烧残渣的污染，减少发动机碳积垢的形成。
不足：1. 燃烧效率相对较低：燃油喷射到燃烧室之前会与进气气流混合，这可能会降低燃烧效率，从而影响动力输出和燃油经济性。
2. 排放污染物增加：缸外直喷技术中，燃油喷射到进气道上，容易形成积炭，导致排放污染物的增加。
综合比较：缸内直喷和缸外直喷技术各有优劣，具体应用取决于车辆制造商的需求和设计选择。
在柴油发动机中，由于其燃烧方式和压力要求较高，缸内直喷技术被广泛应用。
它可以提高燃油经济性和动力输出，同时减少尾气排放，符合环保要求。
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汽油机缸内直喷技术学院**********院专业车辆工程班级10040208学号1004020533姓名***目录1 GDI技术的发展 (1)2 GDI技术的发展前景 (2)3 GDI发动机的技术现状 (4)3.1 燃油供给和喷射系统 (4)3.2喷射模式 (6)3.3燃烧系统 (6)3.3.1“喷束引导法”(spray-guided system) (6)3.3.2 “壁面引导法”(wall．guided system) (7)3.3.3 “气流引导法”(flow-guided system) (7)4今后GDI技术研究开发方向 (7)4.1降低NOx排放的技术 (7)4.1.1稀燃催化器 (7)4.1.2废气再循环 (8)4.2二次燃烧技术 (9)4.3二次混合技术 (9)4.4均质混合压燃技术 (9)5 GDI发动机目前存在的问题 (10)5.1 排放问题 (10)5.2催化器问题 (11)5.3积炭问题 (11)5.4喷油器问题 (12)参考文献： (13)摘要本文详细介绍了汽油机缸内直喷(GDI)技术的发展历程、技术特点、亟待解决的问题及今后研究工作的重点。
指出了排放的控制措施将成为决定其推广实用的关键因素。
最后对汽油机缸内直喷技术的发展进行了展望。
关键词：汽油机缸内直喷排放1 GDI技术的发展上世纪50年代，德国研制出了二冲程直喷汽油机，限于当时机械制造技术和电控水平较低，其性能和排放并不理想。
90年代后，缸内直喷汽油机的研究有了较大的进展。
缸内直喷汽油机改变了预混合汽油机的混合机理，可采用稀薄分层燃烧技术，降低HC等有害排放。
直喷方式的油滴蒸发主要依靠空气吸热而非壁面吸热，降低了混合气温度和体积，可降低爆燃倾向，提高发动机压缩比。
此外，GDI 汽油机还具有瞬态响应好，易于实现精确的空燃比控制，具有快速的冷起动和减速快速断油能力等特点。
这些方面GDI汽油机都明显优于进气道喷射汽油机。
为此许多外国汽车公司和研究机构都成功开发出了自己的GDI发动机机型。
1996年，日本的三菱公司率先采用立式进气道与弯曲顶面活塞。
在进气行程中吸入的空气通过立式进气道被吸入气缸，形成强烈的滚流。
喷射的燃油经曲面形的燃烧室壁面引导被送到位于气缸中央的火花塞附近，形成稳定的燃烧。
开发的汽油直喷发动机应用于运动型轿车Galant上，其油耗和二氧化碳的排放比同功率的传统汽油车降低了30%。
随后，装备了GDI发动机的中级轿车Carisma投放到西欧市场。
2000年底，大众公司研发了稀燃直喷式汽油机Lupo PSI，其高行驶功率下的百公里燃油消耗仅4. 9L，是世界上第一辆5L汽油机汽车。
实验表明，Lupo PSI的燃油消耗与同输出功率的进气道喷射汽油机相比，降低了34%。
2004年，奥迪公司研发了2. 0T-FSI燃油分层直接喷射增压汽油机。
随后为A级轿车研发了1. 8T-FSI高性能发动机，2007年初装备到新款奥迪A3轿车上。
2005年配备在全新奥迪A4 2. 0T上的TFSI涡轮增压汽油直喷发动机被权威杂志评为全球十大发动机第一名，代表了世界汽车发动机技术的顶尖水平。
日本丰田公司的GDI发动机使用了可变涡流技术，通过缸内气流运动的组织，在火花塞周围形成可点燃的混合气。
为了降低NOx排放，在使用EGR的同时采用了NOx吸附催化反应器。
试验结果表明，装有该发动机的汽车油耗为17. 4Km/L，而相应的装有PFI发动机的汽车油耗为13Km/L，节油达34%左右。
美国福特公司的GDI发动机采用均质的当量燃空比附近的混合气，利用传统的三元催化反应器，降低了排放处理方面的困难。
稳态试验表明，部分负荷下，汽油机的燃油经济性有5%的提高，而怠速时能提高10%。
2 GDI技术的发展前景近年来全球汽车总保有量日益增多，带来了许多问题，如健康威胁、环境污染、气候变化、能源短缺和交通拥挤等。
目前空气污染在城区已经成为非常严重的问题，汽车的有害物排放对人类的生存环境形成了一种公害性的破坏，据资料显示，市区的大气污染物60%来自于汽车尾气。
全球变暖、气候变化正在吸引人们更大的注意力，与之相对应的二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。
所以GDI技术的发展就是必然的结果但由于汽油机的燃油经济性比柴油机差，所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的一个问题。
具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火化点火发动机上被广泛使用，它的最大优点是可以实用三效催化器来降低CO、HC和NOx等废气的排放。
不足之处是不能获得较高的燃油经济性，为了提高发动机的热效率和降低废气排放，燃烧技术在不断地发展。
汽油机经历了由完全机械控制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变压缩比、停缸等技术的变化，汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控制技术。
汽油直喷技术就是应以上原因而开发出来的技术。
开发车用具有汽油机优点同时具有柴油机部分负荷高燃油经济性优点的发动机是主要的研究目标。
汽油缸内直喷是提高汽油机燃油经济性的重要手段，近些年来，以缸内直喷汽油机(Gasoliine Direct Injection, GDI)为代表的新型混合气形成模式的研究和应用，极大地提高了汽油机的燃油经济性。
以日本为代表的非均质直喷技术面临燃烧稳定性和后处理等问题，同时以欧洲为代表的均质直喷技术正在兴起。
3 GDI发动机的技术现状3.1 燃油供给和喷射系统现代的GDI发动机燃油供给系统设计，为了达到分层稀薄混合气所要求的喷雾质量和灵活的喷油定时，均采用了精度高、响应快的柔性电控手段。
高压共轨喷射系统加电磁驱动喷油器被认为是满足缸内灵活喷射要求的喷射系统之一。
该系统由低压输油泵、燃油压力传感器、喷油压力控制阀、高压油泵、蓄压燃油轨、喷油器等组成。
电动低压输油泵把燃油从油箱输送到高压油泵，高压油泵由发动机凸轮轴驱动，将低压油泵送来的压力约0.35MPa的燃油压力增高到8～12MPa，并送往蓄压燃油轨，充满各缸喷油器的油腔。
当ECU令喷油器的电磁线圈通电使针阀打开时，汽油就通过喷嘴喷人气缸。
直喷式汽油机供油系统油路见图3-1。
图3-1 直喷式汽油机供油系统油路GDI发动机需要形成高质量的混合气，除了依靠进气涡流外，对喷油器的喷雾质量要求很高。
由于燃油蒸发混合的时闻很短，要求喷雾要微粒化，一般缸内直接喷射的平均油粒直径在20～25μm，为此，喷油压力要维持在4~13MPa。
为了实现油气均匀混合，必须使喷雾广泛分散在整个燃烧室。
另外，如果喷雾在直线方向上的运动过强，则燃油会直接喷射在气缸壁上，形成油滴沿壁流下，不利于混合气的形成，还会冲洗润滑油膜，破坏润滑性能。
因此，喷油器应能保证喷射出来的汽油微粒的速度在喷射直线方向上急剧衰减，而圆周运动方向上的油粒应尽量保持高速运动，这样才有利于混合气的形成。
燃油喷射系统中，喷油器的结构形式对喷雾质量的影响很大。
由于汽油机的喷射压力远低于柴油机，如采用多孔喷油器，其喷嘴容易在工作中积碳堵塞，雾化分层不好，燃烧时火焰传播不稳定，因此GDI发动机上一般不采用多孔喷油器。
目前在GDI发动机上得到广泛应用的是内开式旋流喷油器，只有一个喷孔，工作油压为5.0—10MPa，其内部设有燃油旋流腔，它可以通过涡流比的选择而实现较好的喷雾形态和合适的贯穿度的配合，且喷束方向便于调整，方便了在气缸内的布置。
图3-2为旋流式喷嘴结构简图。
目前各大公司的研究人员正在广泛开展对新型喷油器的研究，重点是对其内部的结构细节进行进一步的改进设计，以期进一步提高喷油器的性能和使用寿命。
图3-2 旋流式喷嘴3.2喷射模式GDI发动机燃油喷射模式可以分为单阶段喷射模式和多阶段喷射模式。
单阶段喷射模式是指在中小负荷时，燃油在压缩行程后期喷入，实现混合气分层稀燃并采用质调节以避免节流阀的节流损失，从而使GDI汽油机达到与柴油机相当的经济性；在大负荷和全负荷时，燃油在进气行程中喷人气缸，实现均质预燃和燃烧，以保持汽油机升功率高的特点。
多阶段喷射模式是指在进气行程中先喷入所需燃料的1/4，形成极稀的均质混合气，其余燃料在压缩行程后期再次喷入，形成分层混合气。
火花塞点火时，首先在浓混合气处形成较强的火焰，然后向稀混合气空间迅速传播。
应用该技术可实现发动机从中小负荷到大负荷的平稳过渡，降低气缸内的气体温度，抑制爆燃的产生。
3.3燃烧系统燃烧系统的设计是GDI发动机的关键技术。
要成功实现中小负荷时的分层稀燃和大负荷时的均质预混，就需要进行燃油喷束、气流运动和燃烧室形状的优化合理配合。
已经开发的GDI发动机燃烧系统。
按喷油器和火花塞的相对位置和混合气的组织形式可以有3种类型。
3.3.1“喷束引导法”(spray-guided system)燃油喷嘴靠近火花塞布置，火花塞位于燃油喷束的边缘，这种方式的优点是保证当整个燃烧室内为稀薄混合气时，火花塞周围仍能形成可供点火的混合气浓度。
Ford、Honda公司生产的某些机型采用这种燃烧系统。
3.3.2 “壁面引导法”(wall．guided system)燃油喷嘴远离火花塞布置，利用特殊形状的活塞表面配合气流运动，将燃油蒸气导向火花塞并在火花塞间隙形成合适浓度的混合气，如三菱、丰田、Nissan等公司开发的机型。
3.3.3 “气流引导法”(flow-guided system)同样是燃油喷嘴远离火花塞，利用缸内有组织的气流运动来达到上述目的。
FEV、A VL公司开发的方案采取这样的燃烧系统。
4今后GDI技术研究开发方向现在GDI技术尚处于逐步成熟时期，各种问题的出现是必然的，但GDI的研究一定要在确保动力性能的基础上尽可能的“节能减排”。
而从当前的形式来看低碳问题又是中之重。
4.1降低NOx排放的技术4.1.1稀燃催化器稀燃催化器的开发将直接影响到GDI汽油机排放问题的解决。
目前开发的有稀燃催化还原型NOx催化器、NOx搜捕型等。
但这些催化器都不同程度的存在转化率低、工作温度范围窄、控制复杂、性能不如传统的三元催化器等问题，还需深入研究。
日本三菱公司采用稀燃NOx催化剂加三元催化剂的技术如图4-1，NOx可以达到美国加州排放标准。
4.1.2废气再循环废气再循环(EGR)是通过降低缸内最高燃烧温度及氧气的相对浓度从而降低NOx排放的一种有效方法。
在GDI汽油机中，因稀燃使缸内富余氧气较多，可实用较高的EGR比率而不会使燃烧恶化。
如果将再循环废气与可燃混合气进行分层，减少废气与可燃混合气的掺混，保证点火时刻火花塞附近有适于着火的混合气，避免废气靠近火花塞，能大大提高EGR比率，从而大大降低NOx排放。
采用电控EGR可以精确控制EGR比率，能较好地解决发动机的动力性和经济性与NOx排放之间的协调问题。