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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(dòng)力的汽油機(jī)是否到了該退出歷史舞臺(tái)的時(shí)候了呢汽油直噴技術(shù)的出現(xiàn)，使得汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)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(dòng)力。

　　一、汽油直噴發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)低溫起動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)工作的均勻性、瞬時(shí)反應(yīng)性和起動(dòng)性等都比傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)。

　　二、汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展過程汽油直噴發(fā)動(dòng)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(shí)這種發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)的中進(jìn)入西歐市場，該發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)也能可靠著火，當(dāng)油門最大時(shí)，混合氣接近標(biāo)準(zhǔn)空燃比，這時(shí)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(dòng)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(dòng)世界汽車工業(yè)的發(fā)展。

　　三、汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀GDI發(fā)動(dòng)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(shí)，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(gè)長期有效的技術(shù)而不是暫時(shí)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(huì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)功率和在1999年9月的法蘭克福汽車展上，該公司四個(gè)概念車中的兩個(gè)初次登臺(tái)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(gè)概念車將成為城市車輛的模型。其中的一個(gè)代表了三菱GDI―Sigma系列動(dòng)力技術(shù)的最新成果，展示了這一劃時(shí)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(dòng)機(jī)有著一系列相關(guān)的最新技術(shù)，如：連續(xù)可變傳動(dòng)技術(shù)、怠速混合動(dòng)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(dòng)根據(jù)三菱公司發(fā)布的結(jié)果，由于常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)加上自動(dòng)變速器的存在，汽車一直受驅(qū)動(dòng)皮帶摩擦損失、扭矩轉(zhuǎn)換動(dòng)力損失、汽車振動(dòng)、燃油效率低等問題的困擾，而GDI―Sigma汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的一體化控制和傳動(dòng)使得這些問題得以解決。GDI發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)動(dòng)力，可以減少由于高扭矩在壓力改變時(shí)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(dòng)機(jī)怠速消耗占燃油能量的16%，而在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)中這種損耗可減少到10%，并且車輛從靜止到重新起動(dòng)時(shí)能減少能耗。另外，該系統(tǒng)還有起動(dòng)快的特點(diǎn)，三菱研制的一種配備GDI的混合動(dòng)力車，通過提供一個(gè)簡單的混合動(dòng)力系統(tǒng)（一個(gè)小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和電池），GDI能夠在0.1s內(nèi)起動(dòng)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(dòng)機(jī)的超稀薄燃燒能提供更高的動(dòng)力。

　　豐田公司也于1996年底研制成功了D-4型2.0LGDI發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)，繼之1999年推出一種新型的2.0L的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)豐田公司對D-4型GDI發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)的深入研究發(fā)現(xiàn)，GDI發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)，并認(rèn)為歐洲裝備的GDI發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)將在汽車動(dòng)力裝置中展露鋒