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　　面對日益嚴(yán)格的汽車尾氣排放法規(guī)，作為傳統(tǒng)動力的汽油機(jī)是否到了該退出歷史舞臺的時候了呢汽油直噴技術(shù)的出現(xiàn)，使得汽油發(fā)動機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的時代，并有望取代傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)，成為未來汽車的理想動力。

　　一、汽油直噴發(fā)動機(jī)的優(yōu)越性能簡稱GDI，是近年來國外內(nèi)燃機(jī)技術(shù)研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機(jī)是將汽油噴射到進(jìn)氣管中，與空氣混合后再進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒，而GDI發(fā)動機(jī)是將汽油直接噴入氣缸，利用缸內(nèi)氣流和活塞表面的燃料霧化與空氣形成混合氣進(jìn)行燃燒。與常規(guī)汽油機(jī)相比，GDI具有很好的工作穩(wěn)定性，同時低溫起動得到了明顯的改善，能實(shí)現(xiàn)分層燃燒，燃油經(jīng)濟(jì)性大大提高，其油耗可達(dá)到渦輪增壓直噴（TDI）柴油機(jī)的水平，且省略了渦輪增壓裝置，省卻了復(fù)雜的高壓噴射系統(tǒng)。GDI發(fā)動機(jī)能采用稀燃技術(shù)，空燃比可達(dá)40甚至可達(dá)100：1，使得功率和扭矩均高于傳統(tǒng)汽油機(jī)，油耗、噪聲及二氧化碳的排放量都較低。GDI發(fā)動機(jī)工作的均勻性、瞬時反應(yīng)性和起動性等都比傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)有較大的改進(jìn)，隨著汽油直噴技術(shù)的不斷成熟和完善，其它優(yōu)越性能將進(jìn)一步表現(xiàn)出來，發(fā)展?jié)摿€很大。因此，各國都在大力開發(fā)這種技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)異的GDI發(fā)動機(jī)。

　　二、汽油直噴發(fā)動機(jī)的發(fā)展過程汽油直噴發(fā)動機(jī)可謂花開在德國，果卻熟于日本。早在50年代，德國就有直噴二沖程汽油機(jī)出現(xiàn)，甚至還裝到聲名顯赫的SL級奔馳轎車上，但是由于當(dāng)時這種發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能差，汽車幾乎無法開，廢氣問題也較為嚴(yán)重，所以很快就銷聲匿跡了。后來日本三菱公司于1996年研制成功GDI發(fā)動機(jī)，并將之安裝在并于同年8月投放日本汽車市場。1997年裝備同樣發(fā)動機(jī)的中進(jìn)入西歐市場，該發(fā)動機(jī)的排量為1.8L，功率為88kW，百公里耗油量為5L左右。三菱公司計(jì)劃在最近幾年將其生產(chǎn)的汽油機(jī)全部改成汽油直接噴射。三菱公司的成功表明，汽油直接噴射是可行的，廢氣中NO高的問題可用廢氣再循環(huán)及加裝催化裂化轉(zhuǎn)換裝置來解決。

　　與傳統(tǒng)的間接噴射汽油機(jī)相比，GDI無論在油耗還是在排氣凈化方面都取得了巨大的進(jìn)步，并且在稀薄燃燒方面，GDI發(fā)動機(jī)允許混合氣變得更稀薄，特別是在部分負(fù)荷工況。理論計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)空燃比應(yīng)該是15：1，在稀薄燃燒技術(shù)方面豐田和三菱都取得了初步的成果，空燃比已經(jīng)達(dá)到20：1，但是若采用汽油直接噴射，混合氣還可以進(jìn)一步稀化。通常進(jìn)氣道或多或少呈水平布置，而三菱的GDI發(fā)動機(jī)則通過垂直布置的進(jìn)氣道和專門設(shè)計(jì)的鼻形活塞，成功地在燃燒室中建立起分層充量，在火花塞附近的區(qū)域內(nèi)，形成較濃的油霧，即能著火的混合氣，在其它區(qū)域內(nèi)，則一點(diǎn)混合氣也沒有。因此，即使是空燃比40：1的混合氣，發(fā)動機(jī)也能可靠著火，當(dāng)油門最大時，混合氣接近標(biāo)準(zhǔn)空燃比，這時省油的優(yōu)點(diǎn)消失，但汽車很少在全負(fù)荷工況下工作。

　　三菱公司GDI發(fā)動機(jī)的成功研制，掀起了世界范圍內(nèi)的研究與開發(fā)熱潮，從此汽油機(jī)的發(fā)展又邁出了新的一步，并將推動世界汽車工業(yè)的發(fā)展。

　　三、汽油直噴發(fā)動機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀GDI發(fā)動機(jī)的開發(fā)利用，目前日本三菱公司處于世界領(lǐng)先地位。汽車制造商開始花巨資研究燃料電池和其它汽車代用燃料時，三菱公司就對進(jìn)一步發(fā)展汽油直噴技術(shù)充滿信心，盡管日本汽車制造商也著手研究燃料電池技術(shù)，但三菱堅(jiān)信它在1996年展示的汽油直噴技術(shù)是一個長期有效的技術(shù)而不是暫時的技術(shù)。三菱公司負(fù)責(zé)產(chǎn)品研究與開發(fā)的高級官員稱：燃料電池有著它自身的位置，我們正將其使用在適合的車輛上，這種超可靠性和超清潔性的汽油直噴技術(shù)在未來會被看好。

　　1997年，三菱公司又先后開發(fā)出2.4L四缸機(jī)、3.0L六缸機(jī)和3.5L六缸機(jī)三種機(jī)型，分別裝于四種中、大型轎車上。2000年，推出了三種新的GDI發(fā)動機(jī)：0.66L直列三缸機(jī)、1.5L直列四缸機(jī)和4.5L的V8機(jī)。據(jù)三菱公司對1.8LGDI發(fā)動機(jī)的測試表明，與常規(guī)汽油機(jī)相比，該機(jī)型可節(jié)油20%，降低排放20%，提高發(fā)動機(jī)功率和在1999年9月的法蘭克福汽車展上，該公司四個概念車中的兩個初次登臺亮相，盡管展示的細(xì)節(jié)還處在保密階段，三菱公司希望這兩個概念車將成為城市車輛的模型。其中的一個代表了三菱GDI―Sigma系列動力技術(shù)的最新成果，展示了這一劃時代汽車內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。該公司最近在日本宣布，GDI―Sigma直噴燃燒發(fā)動機(jī)有著一系列相關(guān)的最新技術(shù)，如：連續(xù)可變傳動技術(shù)、怠速混合動力、低耗渦輪增壓技術(shù)，其結(jié)果是汽車的經(jīng)濟(jì)性比目前的GDI發(fā)動根據(jù)三菱公司發(fā)布的結(jié)果，由于常規(guī)發(fā)動機(jī)加上自動變速器的存在，汽車一直受驅(qū)動皮帶摩擦損失、扭矩轉(zhuǎn)換動力損失、汽車振動、燃油效率低等問題的困擾，而GDI―Sigma汽油發(fā)動機(jī)的一體化控制和傳動使得這些問題得以解決。GDI發(fā)動機(jī)能提供更大的扭矩輸出和更可靠的燃燒方式，他們以不同的液壓匹配發(fā)動機(jī)動力，可以減少由于高扭矩在壓力改變時所造成的皮帶打滑而引起的燃油浪費(fèi)。在城區(qū)使用的測試表明，多進(jìn)氣口汽油噴射發(fā)動機(jī)怠速消耗占燃油能量的16%，而在GDI發(fā)動機(jī)中這種損耗可減少到10%，并且車輛從靜止到重新起動時能減少能耗。另外，該系統(tǒng)還有起動快的特點(diǎn)，三菱研制的一種配備GDI的混合動力車，通過提供一個簡單的混合動力系統(tǒng)（一個小汽車發(fā)動機(jī)和電池），GDI能夠在0.1s內(nèi)起動并加速。三菱公司的兩階混合專利可產(chǎn)生更高的壓縮率，渦輪發(fā)動機(jī)的超稀薄燃燒能提供更高的動力。

　　豐田公司也于1996年底研制成功了D-4型2.0LGDI發(fā)動機(jī)，并已批量投入使用。1998年，該公司又開發(fā)出1.6L和1.8L的GDI發(fā)動機(jī)，繼之1999年推出一種新型的2.0L的GDI發(fā)動機(jī)。據(jù)豐田公司對D-4型GDI發(fā)動機(jī)的測試表明，該機(jī)可降低油耗30%，提高功率10%.日產(chǎn)研制的3.0L和2.5L的V6機(jī)、富士重工的2.5L臥式四缸機(jī)和本田1.0L直列三缸機(jī)也將于2000年后上市。

　　克萊斯勒汽車公司開發(fā)的四沖程GDI發(fā)動機(jī)，使燃油經(jīng)濟(jì)性提高了20%～30%，可與小排量的直噴柴油機(jī)媲美；福特公司經(jīng)過對GDI發(fā)動機(jī)的深入研究發(fā)現(xiàn)，GDI發(fā)動機(jī)有進(jìn)一步提高熱效率和功率的潛力。

　　繼大眾汽車公司開發(fā)的GDI發(fā)動機(jī)在1997年法蘭克福車展上獲得好評之后，奧迪汽車公司也展出了1.2L的三缸GDI發(fā)動機(jī)。奔馳公司早在1997年底就投資1億馬克，全面開展GDI研究項(xiàng)目，公司計(jì)劃在2001年或者2002年推出GDI發(fā)動機(jī)，并認(rèn)為歐洲裝備的GDI發(fā)動機(jī)能夠滿足歐洲法規(guī)對排放標(biāo)準(zhǔn)的最新要求。

　　當(dāng)前，汽油直噴發(fā)動機(jī)已引起世界各大汽車制造公司的關(guān)注，紛紛加入到研究與開發(fā)的行列中，伴隨著21世紀(jì)的到來，GDI發(fā)動機(jī)將在汽車動力裝置中展露鋒