关于对汽车内燃机的研究及发展趋势

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压缩比增高的结果会造成汽缸内压力过大，致使汽油无法顺利喷入燃烧室中，此时必需使用高压汽油泵及高压螺旋式喷油嘴来因应，通常gdi引擎的供油系统的压力可到达50.okg/cm艺以上，比普通的进气道喷油的一般引擎高了非常多。gdi引擎在进气道部分也和一般引擎不大相同，为了控制进气气流之流动路径，gdi引擎采用垂直进气道及凹面碗顶活塞，这样的搭配主要是要达成层状稀薄燃烧以节约燃料，其基本原理为利用凹面碗顶活塞的特殊形状配合高压螺旋式喷油嘴以将较浓的油气控制在火花塞打火点的周围，因此即使混合气的空燃比低到40：1，gdi引擎依然可以顺利运作并产生相同的动力。gdi引擎因为供油压力及压缩比都大增，所以引擎各机件所用的材质均需使用更为坚固耐用的型式。由于gdi缸内直喷是在引擎压缩行程未期才一进行喷油的动作，点火时间需比进气道喷射拿捏的更为准确，故高精密度的电脑的ecu也是设计引擎时非常重要的一环。层状稀薄燃烧的技术即是为了克服进气道喷射引擎燃烧速率较慢及燃烧不完全的毛病而衍生，在经过多年的研发后，现在的缸内直喷系统已可做到仅有火花塞周边有混合油气，燃烧室的其它部分则完全是空气，所以得以大幅提升稀薄燃烧的极限至空燃比40：1以下，是故燃油用量肯定比普通引擎低上一大截。

gdi引擎如何输出大马力我们知道自然吸气的引擎改装必定要做提高压缩比及进排气两个动作，这也就是为什么gdi引擎可提供高输出的原因，因为高压缩比本来就是gdi引擎与生俱来的，而垂直高效率进气道所造成的高惯性气流亦可促使空气更迅速的流入燃烧室内。活塞抵达下死点，空气在汽缸内形成滚动气流。活塞于压缩行程时。燃油以柱状喷向碗顶活塞上方之曲面凹槽，造成高浓度油气聚集在火花塞周边。活塞抵达上死点时。火花塞点燃混合油气。垂直高效率进气道所造成的高惯性气流。当gdi引擎动作时，通常在低转速时采用超稀薄燃烧模式，高转速时采用高输出模式。高输出模式的喷油时间和超稀薄燃烧的喷油时间是完全不同的，当gdi引擎处于超稀薄燃烧模式，喷油的动作是在压缩行程时，喷油嘴以高密度住状燃料直接喷向碗顶凹槽曲面，以使火花塞打火点周边有较浓的油气围来达成层状燃烧的目的；而高输出模式则是在进气行程时喷油，油气跟普通进气道引擎相同，呈均质状态以提高燃烧效率，并利用油气降低汽缸温度。

通常在低转速采用超稀薄燃烧模式，高转速时采用高输出模式。只要是内燃烧，提升容积效率与降低引擎温度都可增进其性能，gdi引擎则又刚好两者兼具，由于汽油在进入气缸前并没有先和空气混合，所以空气之进气密度得以提高，再从另一方面来看，gdi引擎在汽油于缸内喷出后，能吸收大量的热，因此也能有效地降低缸内温度，抑制爆震的产生及提升混合气之密度；因此在上述两种对引擎运作之利多双管齐下之下，gdi引擎便能很轻易地达成高输出的目标。实验得知，缸内直喷引擎约比进气道喷射引擎扭力高10%，马力亦同样高出10%。

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