在近年的汽車市場上，人們不再像以前，過分注重一個車外在的東西了，而漸漸轉入對新技術的追求。無論購車者還是生產商，都致力于一部車新型技術的開發(fā)。曾有一項統(tǒng)計表明，一部車最大的成本是在于它的研發(fā)成本，而不是原料成本，研發(fā)一輛車就像一次賭博一樣，也許真正生產它并不需要多少銀子，但是想把它帶到世上，卻是一筆驚人的支出。
正如上述，人們對新技術的探索從未因為資金的問題而止步過。當第二代發(fā)動機：電子燃油噴射發(fā)動機走向成熟和末路的時候，第三代發(fā)動機其實已經悄然誕生，而這一革命，其實便是我們熟知的汽油直噴發(fā)動機。
圖：大眾FSI汽油直噴發(fā)動機。
說道汽油直噴發(fā)動機的歷史，算是歷經坎坷而后行。這是一項改變內燃機主體運作方式的革命，它起源于德國，最早的二沖程直噴發(fā)動機在50年代就運用到著名的奔馳SL車型上。但因對生產要求過高所限，該發(fā)動機并未得到大批量生產，并且運轉差，可靠性不佳，廢氣嚴重，這項技術得以暫時告終。直到1996年日本三菱公司研發(fā)出一款可以量產的汽油直噴（Gasoline Direct Injection--GDI）發(fā)動機，并運用到Galant（戈藍）車型上，這項技術才被又一次重新被人重視。
圖：運用汽油直噴技術的三菱Galant（戈藍）。
圖：三菱GDI汽油直噴發(fā)動機。
提到汽油直噴發(fā)動機，就不得不說兩家公司：三菱和大眾。三菱算是現(xiàn)代汽油直噴發(fā)動機的鼻祖，而大眾，才是真正把其發(fā)揚光大的領頭羊。在此我們重點講解下現(xiàn)在最常見的汽油直噴發(fā)動機：代號EA888的大眾TFSI（Turbo Fuel Stratified Injection）分層燃燒汽油直噴發(fā)動機，從而了解現(xiàn)代汽油直噴技術。
圖：著名的大眾EA888 2.0TFSI汽油直噴發(fā)動機（帶分層噴射）。
EA888，一款已大量運用在大眾和奧迪車系上的發(fā)動機，排量2.0并帶有渦輪增壓（國內1.8TSI發(fā)動機同樣是這一構架，但取消了汽油分層燃燒技術）。直觀來講，這款車的升功率早在電噴橫行的年代里已經達到驚人的100ps/L，并且扭矩280Nm，綜合油耗在6L/100km的理論值，這些數字在當時算是首屈一指的水平，同等級的電噴發(fā)動機所難以超越的水準。
圖：直噴發(fā)動機工作原理。
從結構上講，汽油直噴發(fā)動機和電子噴射發(fā)動機是有本質上的區(qū)別的。目前一般汽油發(fā)動機上所用的汽油電子噴射系統(tǒng)，是將汽油噴入進氣歧管或進氣管道上，與空氣混合成混合氣后再通過進氣門進入氣缸燃燒室內被點燃作功；而汽油直噴發(fā)動機，顧名思義，直接噴射，噴油嘴被安裝在燃燒室內，將汽油直接噴注在氣缸燃燒室內，空氣則通過進氣門進入燃燒室與汽油混合成油氣混合霧被點燃作功。簡而言之，電子噴射是通過進氣管時以電子混合方式先與空氣混合再將其噴入氣缸引燃，而直噴發(fā)動機是直接將油噴入氣缸并在沖壓過程中行程渦流與空氣混合，進而引燃。這種形式與直噴式柴油機相似，因此有人認為缸內噴注式汽油發(fā)動機是將柴油機的形式移植到汽油機上的一種創(chuàng)舉。
圖：直噴發(fā)動機氣缸結構。
這種結構上的改變，從圖中我們可以看到，氣缸缸蓋不再是平的，而多出一個弧面下凹空間來為直接噴射的汽油提供與空氣渦流混合的場所，電子噴射系統(tǒng)不復存在，節(jié)氣門不再有，取而代之的是直接將噴油嘴安裝在燃燒室內。既然是將噴油嘴直接安裝在了氣缸上，必然會存在兩個問題：噴油嘴要承受比以前大很多的壓力，這就對噴油嘴壓力和其制作工藝有了更高的要求；并且汽油直接噴射的方式，也必然需要對油品的要求更高，不然什么油都直接噴進氣缸豈不是會讓車主成為維修廠的常客？
圖：邁騰上的EA888結構圖
這樣的一個結構，比起電噴發(fā)動機來說，它大大降低進氣燃油損失，并且在氣缸內直接混合，通過電磁噴射器產生渦流使油氣充分混合，并通過電腦可以很直接的在燃燒室內混合油氣到最佳比例（14.7:1也稱理論空燃比），使得發(fā)動機達到理想化的動力油耗平衡。而電噴發(fā)動機由于汽油跟空氣是在進氣管內混合，那么他們只能均勻的混合在一起，但由于噴油嘴離燃燒室有一定的距離，汽油同空氣的混合情況受進氣氣流和氣門開關的影響較大，并且微小的油顆粒會吸附在管道壁上，這就的理論空燃比很難達到。
圖：燃油分層噴射技術。
談到FSI發(fā)動機，就不得不談一下其中的第二項技術：燃油分層噴射技術（Fuel Stratified Injection）。燃油分層噴射技術是發(fā)動機稀燃（即油氣混合霧中油占比重少的一種燃燒）技術的一種。大眾將這一技術建立在汽油直噴發(fā)動機之上，達到更為高效的動力輸出和更為節(jié)油的效果。通過直噴發(fā)動機中電磁噴射器產生可變渦流，使得油氣混合霧在燃燒室內外層比例不同，達到缸內空氣的運動在火花塞周圍形成易于點火的濃混合氣，空燃比達到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點燃后，燃燒迅速波及外層。
至于缺點，當然是直噴發(fā)動機對制作工藝和噴油泵上密封的要求很高，發(fā)動機要承受更大的壓力，并且需要更高質量的油品（國內FSI需要97號以上汽油，增加燃油分層的TFSI則需要98號汽油）。另外因新技術另空燃比不斷變化，導致三元催化器已經滿足不了尾氣凈化的需求。簡單講，可變的空燃比導致尾氣中各成分比重也在變化，對環(huán)境污染有害無益，大眾公司采取的做法是將三元催化反應溫度提高到650℃以上，把殘留的硫引燃再催化，達到凈化尾氣效果。
圖：運用V10汽油直噴發(fā)動機的奧迪R8 Spider。
綜上，汽油直噴發(fā)動機通過改變傳統(tǒng)發(fā)動機結構，最大優(yōu)化進氣混合效率，達到高節(jié)油和大功率大扭曲的并存效果。作為第三代發(fā)動機，它代表了未來汽油引擎的一個方向，是現(xiàn)今有效而又現(xiàn)實的一項量產技術。
