汽車的GDI引擎,展示了燃料噴射器(位於紅色三角形上方)的位置,該噴射器用於將汽油直接噴射至燃燒室。]]
汽油缸内直喷(,簡稱:GDI),亦稱汽油直接噴射(,簡稱:PDI),是一種應用於汽油內燃機的燃油噴射系統。其特點是將燃料直接注入燃燒室,與傳統的不同;後者會先將燃料注入,使燃料與進氣混合後再進入燃燒室。
採用汽油缸內直喷技術可提升與單位功率輸出,同時降低廢氣排放量。
歷史
首款具備汽油直噴功能的量產引擎為瑞典工程師約納斯·赫塞爾曼(Jonas Hesselman)於1925年發明的赫塞爾曼引擎(Hesselman engine)。該引擎屬於低壓縮比多燃料火花點火引擎,可使用柴油、煤油、乙醇及焦油油等多種燃料。由於汽油價格較高,通常僅在引擎啟動時使用;當引擎穩定運轉後便切換至成本更低的燃料。這一設計在1940年代被瑞典重型車輛與卡車製造商採用,美國亦曾在固定式引擎與重型車輛上使用。
二戰時期應用
1936年,用於梅塞施密特 Bf 109 戰鬥機的' V12 引擎,是首款採用博世機械式燃油噴射系統(原理與柴油引擎預燃室系統相似)的量產汽油直噴**引擎。該系統使德國工程師能採用極高壓縮比與強制進氣技術,即使僅使用辛烷值87的低品質汽油,仍能穩定輸出強勁動力。
這類引擎在負 G 操作下不會熄火,相較於同期的(Rolls-Royce Merlin)化油器系統更具優勢。傳統增壓引擎需使用辛烷值 100–200 的高辛航空燃料,方能達到類似性能。由於化油器引擎在負 G 轉向時容易熄火,德國戰機飛行員常利用此弱點迫使敵機進行負 G 迴避,使其動力中斷並失去機動性。勞斯萊斯直到第二次世界大戰後期(約1943年底)才成功解決該問題。
戰後與民用發展
1950年代,部分德國汽車開始採用機械式 GDI 系統,但由於成本高與控制系統複雜,未能普及。直到1996年,三菱汽車推出搭載電子控制式 GDI 系統的量產車型後,該技術才逐步成為燃油供應系統的主流方向。
此後,GDI 技術迅速被汽車產業採用。以美國市場為例,採用 GDI 系統的車型比例由2008年的約2.3%,增加至2016年的約50%。
優點與限制
GDI 系統能提升燃油效率與扭力輸出,特別在部分負載範圍內能以分層燃燒方式工作。然而,其缺點包括:
*進氣歧管缺乏汽油沖刷,易形成積碳;
*噴油壓力高,噴射系統成本與維修費較高;
*微粒(PM)排放量相對於多點噴射引擎更高,需要顆粒捕集器(GPF)搭配使用。
參見
*內燃機
*燃油噴射系統
參考文獻
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