GDI均质燃烧模式

在能源与环境的双重压力下，GDI 汽油机应运而生，其借鉴柴油机喷油方式，将燃油直接喷入燃烧室，避免燃油在进气道内不能完全蒸发的问题，从而能够准确控制每个循环喷射燃油量。由于燃油直接喷入燃烧室，在变工况尤其是冷启动工况下，不需喷入过多的燃油，未燃 HC 量会明显下降，并且发动机的瞬态响应性明显提高。同时，燃油直接喷入燃烧室，燃油在燃烧室内的蒸发能够降低燃烧室温度，在增加发动机进气效率与压缩比的同时降低了发动机爆震的倾向。随着 GDI 汽油机的发展，其逐渐也演变为两种燃烧方式：GDI 均质燃烧模式、GDI 分层燃烧模式。

缸内直喷发动机在中、小负荷工况时采用分层燃烧模式，燃油浓度梯度呈现梯度分布，即在缸壁附近分布的大部分是空气，有效地防止了热量传递给缸体水套，提高了燃烧的热效率。

进气道喷射发动机在冷起动过程中，缸内温度低，油气蒸发不完全，致使实际喷油量远远超过了按理论空燃比计算得到的喷油量，而且在冷起动时易出现失火或不完全燃烧现象，使HC排放增加。相反，缸内直喷技术发动机可以精确的控制每个循环的空气与燃油比例，结合分层燃烧直接起动技术，可以降低冷起动时的 HC 排放，瞬态响应好。2100433B

目前实现分层燃烧的方式有三种：壁面引导方式、气流引导方式、喷雾引导方式，见图 1所示。

GDI分层燃烧模式壁面引导方式

在该种引导方式下，火花塞安装在燃烧室中央，而喷油器与火花塞相距较远，燃油油束朝活塞顶部喷射，借助活塞顶部与燃烧室的结构加上缸内的气流的相互作用，可燃混合气被传送到火花塞附近。由于此种情况下燃油首先被喷入活塞顶部经过气流运动再到达火花塞，因此在活塞顶部会有油膜的存在，在冷启动工况下，该部分油膜不能全部蒸发燃烧，从而会导致未燃 HC 量有所增加。同时该种方式对发动机的喷油正时、点火正时以及缸内的气流运动要求较高。

GDI分层燃烧模式气流引导方式

采用该种方式的直喷汽油机与壁面引导型汽油机不同的是，气流引导式是将燃油油束直接朝火花塞的方向喷射但不直接喷到火花塞，利用缸内的气流运动将混合气送到火花塞附近，因此该种引导方式对缸内气流运动具有强烈的依赖性。理论上讲该种燃油喷射方式不存在活塞顶部的油膜以及燃油着壁现象，可提高汽油机的燃油经济性与减少污染物的生成。要成功运用该种喷油方式需准确控制好燃油喷射与气流的匹配，因此该种方式的实现具有一定的难度，目前应用比较少。

GDI分层燃烧模式喷雾引导方式

与前面两种引导方式不同的是该种燃油喷射方式中，火花塞与喷油器的位置相对较近，在喷油器附近很容易产生较浓混合气，同时缸内易形成分层混合气。该种方式形成的混合气受燃烧室与缸内气流运动的影响较小，因而实现相对容易一些，这种喷雾引导方式也被专家认为最具实现分层燃烧模式的潜力。但是由于火花塞与喷油器位置较近，会导致火花塞积碳，降低火花塞的使用寿命。