引入汽油機缸內直噴初衷是為了解決增壓發動機爆震問題嗎？豐田一些自吸氣發動機使用直噴，壓縮比有明顯提升

01-28

缸內直噴存在氣門附近積碳嚴重問題，同時據說在高溫情況下對進氣冷卻不佳。活塞上同樣積碳更嚴重（相比歧管電噴），為何廠家仍然儘力推廣。缸內直噴如何解決爆震問題，是通過晚噴油嗎？同時廣泛宣傳的氣缸內冷卻作用有沒有實際意義？

相比其他方式，缸內直噴方式具有最好的噴油控制精度和響應特性。

在進氣道噴射汽油機上，隨著空燃比的進一步提高，單靠分層充分燃燒已經不能保證穩定著火，因為濃混合氣區域難以長時間維持。為了進一步提高稀燃程度，缸內直噴式汽油機也就是GDI應運而生。96年三菱推出世界上第一款分層稀燃缸內直噴汽油機產品，命名為GDI，後來GDI逐漸成為一個技術概念。這種分層稀燃GDI可以使稀燃界限擴大至α=40以上，比傳統PFI汽油機節油20%-30%。

GDI中燃料直噴噴入燃燒室，噴油時刻控制靈活，可以實現均質當量比和分層稀燃兩種混合氣形成方式。在進氣衝程中噴油，噴霧油滴在缸內經理進氣和壓縮兩個衝程，點火時燃燒室內可以形成相對均勻的混合氣；而在壓縮衝程中噴油，噴油到點火的時間短，同時缸內氣體壓力高，噴霧油滴的擴散和蒸發被限制在缸內局部區域，點火時燃燒室內可以形成火花塞附近濃而周圍稀的分層混合氣。

稀燃GDI汽油機的主要優點

1.由於燃油在缸內氣化產生的冷卻效果，高負荷的爆燃傾向降低，壓縮比可以提高（一般可由10提高到12），由此可使燃油消耗率改善2%-5%。同時，氣化冷卻作用以及進氣只有新鮮空氣可以提高充量係數，使得最大轉矩可以提高5%左右。

2.採用稀薄混合氣燃燒，氣體的絕熱指數增大（大約由1.3增大到1.4），可使理論循環的熱效率提高2%-5%。

3.部分符合取消節氣門截流，可減小泵氣損失15%。

4.稀薄燃燒可降低燃燒溫度，尤其是周邊區域和燃燒室壁面附近的混合氣燃燒溫度較低，使壁面傳熱損失減小，這也是油耗降低的重要原因。

5.採用分層混合氣和提高壓縮比可以使燃燒放熱速率提高，燃油消耗率改善2%-3%，而怠速改善10%以上。

6.GDI汽油機沒有燃料在進氣道附壁現象，因而不存在混合氣濃度變化時的響應滯後，使得加減速過程的控制更靈敏，冷啟動過程的HC排放容易控制。

均質當量比直噴汽油機

鑒於採用分層混合氣稀薄燃燒方式難以解決排放問題，2005年以後採用化學計量比以及均質混合氣（均質當量比）工作模式的GDI發動機逐漸成為主流。均質當量比GDI發動機所有工況下均採用進氣衝程早噴的混合方式，以形成均質混合氣，並保持在化學計量比條件下工作，以適應三元催化的要求。由於燃燒直噴霧化吸熱使得缸內溫度降低，充氣係數可提高2%-3%,因而同上述分層稀燃GDI一樣，動力性有所提高；爆燃傾向的降低可以使壓縮比提高1到2個單位，從而可獲得5%-10%的燃油經濟性改善。同時，由於避開了稀燃催化劑和分層混合器控制等難題，從而可以像普通PFI汽油機一樣滿足嚴格的排放法規，提高了產業化的可行性。

例如豐田05年開發的3GR-FSE，通用08年推出的GDI發動機，大眾05年推出TSI發動機都是採用均質當量比燃燒模式。結合增壓和VVT等技術，能夠兼顧降低油耗和滿足排放法規兩個目標，但節油效果不如GDI明顯，仍需進一步改進提高。

很多人往往將GDI與稀燃混為一談，或者認為不進行稀燃也就失去了GDI的意義。實際上，與GDI的大幅度節油效果相比，GDI最重要的作用是提供了一個靈活多變的噴油方式，能夠更加自由的控制汽油機混合器的行程和燃燒過程。GDI既可以實現均質燃燒，也可以實現分層或其他多種形態的燃燒。

減少爆震的方法：減小點火提前角、降低壓縮比、優化燃燒室設計、提高燃料抗爆性等。再就是電控技術，比如爆燃感測器。還有就是可變壓縮比了。

@徐敏的答案有些過於理想化了，偏離了現實直噴現實使用並不能在省油的前提下達到完美降低氣缸溫度的作用，反而會多噴造成發動機不完全燃燒，生成積炭

首先噴射汽油可以降低溫度，第二直噴噴油精確，第三直噴在某些狀態下並不省油，積炭就是證明

直噴發動機相對於歧管噴射的發動機，的確能夠做到更省油的效果，因為噴油量更准了，不會有進氣道殘留汽油的情況，但是，直噴發動機並不是十全十美，能夠100%全工況全季節做到省油

豐田的D-4S 雙噴射發動機就是一個例子

發動機冷啟動時，採用進氣歧管噴射；低中負荷時，採用混合噴射，提升扭矩，降低油耗；高負荷時，採用缸內直噴，提升功率。

從上面這段話你可以看出豐田雙噴射系統的控制邏輯

在低轉速區3000轉下，發動機都是有歧管噴射參與的

為什麼豐田要這麼干？

我在這裡要提出一個推導，那就是直噴發動機的積炭都是因為汽油燃燒不充分造成的，也就是說直噴發動機會噴油量過多導致積炭

那麼為什麼直噴發動機要噴過濃的汽油呢？

是為了降低進氣溫度，減少汽缸內汽油因為進氣溫度過高導致的爆震

那麼為什麼傳統的歧管噴射汽油不積炭呢？

首先汽油有清潔的作用，可以清洗氣門積炭

第二，歧管噴射汽油與空氣混合的更加充分，冷卻進氣的效果更好，所以歧管噴射發動機不需要像直噴發動機那樣噴那麼多汽油冷卻進氣

觀點二的證據是，直噴發動機的汽缸積炭比歧管噴射嚴重，雖然歧管噴射發動機能用流動的混合氣清洗氣門，但是汽缸裡面是洗不了的，可以證明我的觀點

現實生活是直噴自吸的飛度積炭，老款的卻不會

而EA888積炭都是耳熟能詳的了

這都是直噴發動機為了降低氣缸溫度多噴油造成的

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直噴的引入通過汽油蒸發吸熱降低了氣缸內的溫度，可以減輕爆震，這也是增壓機使用直噴的一大原因，但這並非汽油直噴存在的主要原因。進氣道噴射的主要原因是為了精確控制當量比，解決排放問題，但進氣道噴射在氣門處形成了油膜，穩態工況下油膜處於動態平衡，也就是蒸發和形成速率是一樣的，沒有問題，但瞬態工況下油膜動態平衡被打破，就不能保證當量比是1了，直噴沒這個問題，但這也不是汽油直噴存在的主要原因。

當初汽油直噴誕生的主要目的是為了實現汽油分層稀燃。分層稀燃取消了節氣門，大大提高了熱效率，而氣道噴射只能形成均質混合氣，直噴就成了唯一的選擇在配合上渦輪，效果杠杠的。這麼好的技術當然得用啦，最早引入國內的直噴增壓機就是這樣的，可惜都讓國內的汽油給毀了，沒辦法，只能把三元再裝回去，走當量比均質的老路，目前依然如此，所以國內的直噴意義就沒有那麼大了。因此在國內帶T的不一定是直噴的，直噴的不一定是帶T的，因為直噴本就不是為T而生的。