认识缸内直喷发动机-凯时国际

随着新的机动车排放法规实施，新上市车型将会越来越多采用涡轮增压和缸内直喷发动机，也就是我们日常看到的t-gdi发动机。关于涡轮增压大家都耳熟能详，但直喷发动机的一些特性经常有朋友们咨询，今天就带大家一起来认识。

一、什么是缸内直喷发动机？

缸内直喷发动机也就是常看到的gdi发动机(gasoline direct injection engine)，这个技术花开德国，果结日本，最早于1996年成功应用在日本三菱汽车公司。它有着实现分层燃烧的特点，可以减少co2的排放量，可使燃油经济性大大提高。

二、工作特点

gdi发动机是将燃油直接喷入气缸，利用缸内气流和活塞表面的燃料雾化效果达到燃烧的目的。gdi发动机在工作的均匀性及全负荷下的性能方面都有极佳的表现，而且使汽油机的冷车工作不稳定性问题也有了显著的改善。

gdi发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，目前一般汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃作功；

而gdi缸内直喷式汽油发动机顾名思义是在气缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为，gdi汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。

缸内直喷的关键在于产生与传统发动机不同的缸内气流运动状态，通过技术手段使喷射入气缸的汽油与空气形成一种多层次的旋转涡流。因此gdi采用了立式吸气口、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射器等三种技术手段。

gdi采用垂直进气歧管设计，并且在活塞头部设计了一个凸起的形状。采用了这种设计以后，当活塞在进行压缩冲程的时候，汽缸内会形成强大的涡流。此时将汽油直接喷射到燃烧室内，这股强大的涡流就能让汽油跟空气充分混合，从而解决了缸内直喷燃油与空气混合的问题。

当发动机运转在压缩行程的时候，气缸内的压力是非常大的。这对于缸内直喷发动机来说，普通的燃油泵就无法满足需求了。gdi的另一个重要特点就是其燃油泵的供油压力非常高，这样才能将汽油有效的喷射到高压的燃烧室内。

三、技术特征

gdi发动机的典型技术特征是低的燃油消耗和增大功率扭矩。

1.实现低的燃油消耗

gdi发动机分两次喷油阶段，这种设计可以使发动机能在40:1的超稀空燃比情况下正常运转，而且它的空燃比能比普通缸外喷射发动机的空燃比更稀。这样的好处是显而易见的，在这种稀薄燃烧的情况下，燃料可以更加充分的燃烧，榨取每一滴燃油所能产生的动能。与此同时，由于燃烧充分，可以大幅度减少未燃烧的气体从发动机里排出，从而获得更低的排放。 

2.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。所以，gdi发动机可以采用高达12.5:1的压缩比设计，从而有效的提高了功率输出。

四、gdi发动机带来的问题和挑战 

虽然直喷发动机有许多优势和特点，但同时也伴生而来一些问题和挑战。

1.nox排放：虽然gdi发动机可以降低整体的废气排放污染，但是同时它有一个非常大的缺点，那就是氮氧化物的排放非常高。为了减小这类污染物的排放，需要采用有效的有针对性的三元催化装置才能保证尾气的排放达到环保部门的要求。

2.pm排放：由于gdi汽油机的燃油直接喷入气缸，导致油气混合不均匀和燃油湿壁使颗粒物排放质量和数量显著增加。

越来越严苛的法规要求直喷汽油机在更宽范围的工况都保持稳定而且较低的pm排放。《轻型车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》也加严了pm限值要求，第一阶段为4.5mg/km，第二阶段将为3mg/km。尽管gdi发动机技术不断进步，单纯靠机内净化难以满足排放法规的升级需求，因此，汽油机颗粒捕集器（gpf）被认为是应对gdi汽油机颗粒物排放限值最有效、最可靠的潜在技术。

3.积碳增多：令人头疼的积碳问题集中在两个地方，一个是节气门，一个是进气门背面。所谓的节气门，就是我们通常所说的油门，位置在进气歧管前边。

因为机油需要润滑缸体与活塞，但是一部分会从汽缸壁与活塞之间窜入到曲轴箱中，然后曲轴箱就污了……！

于是就有了曲轴箱通风，把它们吹走，全都吹走！

吹到哪儿去了？吹到油气分离器里面去了。

油气分离器是用来把空气和机油分开的一道“工序”，大部分机油就分离出来老老实实回到机油盘了，可是还有那么一小撮“敌对分子”，它们还是随着空气跑到进气歧管里啦！

这些跑到进气道的机油就是积碳的罪魁祸首！这些油滴会附着在进气道内壁、进气门背部乃至节气门上。因为绝大部分自吸发动机采用的是歧管喷射（进气道喷射），喷油器会起到一个很牛的作用——把这些淘气的油滴连同油气混合气吹到汽缸里，然后随着火花塞，“噗”的一声，一把火灰飞烟灭。而直喷发动机的喷油嘴直接把油喷到汽缸里了，残留在进气道和进气门背部的机油油滴根本就没法被吹走！要知道进气道的温度通常都是在200-300℃上下，这些油滴时间长了就会烧结成黑色硬块，附着在进气道里，越积越多，越积越多……　

4.曾经出现过的冬季机油增多现象.......

5.涡轮增压直喷(t-gdi )发动机的低速早燃(lspi)倾向......

出现的这些问题都需要通过技术手段从硬件或软件上加以解决，同时也需要使用性能更为先进和匹配的润滑油！

五、直面挑战，凯时国际-凯时人生就是博首页-凯时网站凯时国际-凯时人生就是博首页-凯时网站汽油机油全面升级！

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④具备更好的燃油经济性，有效降低机油消耗

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适用范围：推荐配备有中小排量缸内直喷和/或涡轮增压等最新发动机技术的各型汽油发动机特别是有节能要求的车辆使用。