现代GDCI发动机:无需火花塞点火

    近期，现代汽车公司与德尔福公司宣布联合推出了一款全新发动机，其名为汽油直喷压燃发动机（Gasoline Direct-Injection Compression Ignition，GDCI），该汽油直喷压燃发动机是一款无需火花塞点火的汽油发动机。

    在目前汽车市场上，汽油发动机与柴油发动机都有相当广泛的应用。但是两者之间都有哪些优缺点呢？其中，柴油发动机在动力方面具有高功率、大扭矩等特点，柴油发动机采用压燃点火方式，无点火系统，保养维修简便，同时柴油发动机燃油喷射系统和尾气排放系统相对较为复杂，且柴油价格较汽油更为便宜，但柴油发动机噪声较大，且尾气中有害气体的含量也较多。根据以上柴油机的特点，来自现代汽车公司与德尔福公司的工程师们提出了一种具有柴油发动机热效率的汽油发动机，即上面提到的汽油直喷压燃发动机GDCI。该汽油直喷压燃发动机具有与柴油发动机相同的输出扭矩曲线，同时还具有相似的热效率，同时还保留了汽油发动机噪声小、更环保等优点。

    对于结合两种发动机不同优缺点的研究到目前已经进行了超过十年。早在之前，通用汽车公司和本田汽车公司就已经推出过汽油匀质整体喷射压燃式发动机。而此次，现代汽车公司与德尔福公司推出的该汽油直喷压燃发动机采用的是分层喷射燃油技术，该发动机为1.8升四缸汽油发动机，其动力输出可达180马力，发动机最高转速为4500转/分钟。现代汽车公司表示该汽油直喷压燃发动机预计将于2014年下半年进行整车试验，届时将验证该汽油直喷压燃发动机通过结合利用柴油和汽油发动机各自特性是否能够达到预期的高效便捷等特点。

    此次，现代汽车公司的汽油直喷压燃试验发动机采用了燃油直喷技术、可变正时气门、涡轮增压、机械增压以及废气再循环等技术，在外观上，该全新汽油直喷压燃发动机与其他发动机别无两样。其中唯一的不同就是，该汽油直喷压燃发动机的活塞顶部采用了双涡流凹坑（组成ω型）设计，且无火花塞点火装置，喷油喷嘴直接对准每个凹坑的中心位置采用燃油直喷方式。该汽油直喷压燃发动机通过控制尾气再循环量对吸入空气进行可控温度加热，由于吸入空气被加热温度升高而使得混合气体在压缩情况下可以自动燃烧。该汽油直喷压燃发动机的压缩比可以达到14.8：1，之所以该汽油直喷压燃发动机燃油效率得到大幅提高，这与该发动机的高压缩比直接相关。

    另外，其他高压缩比的发动机还包括大众汽车公司2.0升TDI柴油发动机（该发动机压缩比为16.5：1）以及现代汽车公司1.8升汽油发动机（该发动机压缩比为10.3：1）。该汽油直喷压燃发动机工作时，在活塞到达上止点时燃油喷嘴喷射小剂量燃油到其燃烧室中心，在活塞越过上止点后主要燃油将在此时被喷射到燃烧室内，此时产生的工作压力与柴油机工作压力相比要小很多。由于此时活塞自身就处于下降的过程，而燃烧室内的压力也将推动活塞下降工作，因此这大大提高了发动机的工作效率。同时根据现代汽车公司汽油直喷压燃发动机专家Nayan工程师表示，该汽油直喷压燃发动机采用了更加精确配比的稀释燃油空气混合物，汽缸壁热损失更低，燃烧室内无节流产生，同时还具有更大的扩张比，因此该汽油直喷压燃发动机与普通柴油机相比具有更高的燃油效率。

    另外在该研发项目中，Mark Sellnau担任了德尔福项目工程经理一职。正是由于该汽油直喷压燃发动机采用了双涡流凹坑（组成ω型）设计，其燃油效率才得以大幅提高。其中，该汽油直喷压燃发动机燃油喷射压力仅为柴油发动机的五分之一，在汽油发动机燃油喷射压力范围内，较低的燃油喷射压力不仅节省了系统成本，而且还降低了系统附加损耗，同时该汽油直喷压燃发动机噪声与柴油机相比也更小。在发动机低负载低转速工况下，进入涡轮增压的尾气能量不足，此时发动机机械增压开始工作为发动机提供吸气动力。

    传统柴油发动机尾气中粉尘颗粒物和氮氧化物含量较高，这是柴油发动机的通病。但是该汽油直喷压燃发动机采用了低燃烧温度，因此有效解决了以上问题。经过稀释的燃油空气混合物会降低标准三元催化剂的有效性，但是可以通过添加二氧化催化剂可以降低一氧化碳和碳氢化合物等尾气的含量。

     该汽油直喷压燃发动机在未采用新燃料的情况下提高了燃油效率约10%-15%，类似于上面的内燃机新技术将确保内燃机在未来几十年中在传统汽车驱动或混合动力方面都能适应历史的舞台。