6.缸内直喷、稀薄燃烧技术(HCC)
为了降低油耗和减少排放，日本的三菱公司和德国的大众公司都设计出了缸内直喷和稀薄燃烧的汽油发动机，日本三菱的叫GDI技术，德国大众的叫FSI技术。

正常的燃油和空气的混合比是14.7：1，当混合气体的浓度比超过理论空燃比，假设达到了25：1，这时油的浓度很低，不但会很难点燃，造成发动机断火，而且燃烧缓慢，造成发动机犯热、无力。

虽然依靠加大点火能量能够有所缓解，但不能从根本上解决问题，所以，单靠提高点火能量不是解决问题的办法。

分层燃烧可以实现稀混合气的点燃，但必须设计成缸内直喷才能实现。

对于缸外喷射的发动机，是无法实现分层燃烧的，这是因为缸外喷射时混合气浓度是一致的，要浓都浓费油，要稀都稀点不着，所以无法分层燃烧。

但缸内直喷就不同了：它可以在进气冲程先喷一点油，形成25：1的稀混合气，等压缩终了接近上止点时，再向火花塞处喷一点油，在火花塞电极处形成一团14：1的功率混合气，这团较浓的混合气是很容易被点燃的。

而如果用这个较浓的混合气去点燃其他的混合气，显然也是很容易的，这就是分层燃烧。

如果采用分层燃烧，就可以实现在很低的燃油浓度下，实现发动机的正常运转。

而从上面的分析我们可以看出，实现分层燃烧的前提就是气缸内的混合气体不均匀化，只在靠近火花塞电极的区域内使用稍浓混合气。

日本三菱的GDI是最早的缸内直喷汽油发动机，其实无论是GDI 还是FSI，或者其他的缸内直喷稀燃发动机，它们的设计理念就是想借鉴柴油发动机节油的先天优势，来实现对汽油机的优化，所以他们在结构上有一定的相似点。

柴油机是缸内喷射，这些发动机也是，柴油机的压缩比很高，这些发动机的压缩比也比一般的汽油发动机高，一般都在12：1左右，但是，在这种压缩比下，还是不可能实现压燃，而且，汽油这种燃料的稳定性要比柴油差很远，注定不能压燃，还是要依靠火花塞来点燃。

所以稀燃技术就成为这类直喷发动机的独门秘笈，以提高燃烧效率来实现节油环保的目的。

那么这两者技术是如何实现混合气在气缸内分层的呢？GDI采
用的是真正的直接喷射，设计师将喷油嘴布置在气缸顶部离火花塞和进气门都很近的地方，在发动机进气行程中，它也会喷油，但是喷油量非常的少，在活塞向下运动到底部再向上进行压缩时，气缸内的空气已经得到完全混合，这就如同缸外喷射的道理。

但这时的混合气是不能被点燃的，因为浓度实在是太低了，预先达到这种浓度，只是为第二次喷油点燃缸内气体，并充分燃烧做准备；当然，这种稀混合气还有一个好处，就是可以提高压缩比而不会产生爆燃。

当活塞即将到达上顶点，喷油嘴开始第二次喷油，因为喷出的燃油是漏斗形，越是靠近喷油嘴的地方，浓度就越高，而火花塞离喷油嘴很近，显然，此时在火花塞跳火间隙附近的燃油浓度是很高的，比其他部位的混合气要高，从而实现了不同区域出现不同浓度的混合气，也就是所谓分层。

现在就好办了，火花塞附近的混合气较浓，很容易被点燃，这部分点燃的气体会继续引燃剩余的混合气，从而达到分层点火燃烧的目的。

缸内直喷技术（GDI）
缸内直喷技术（GDI）是燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。

这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用。

这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。

而且正如柴油一样，采用较高的压缩比可以提高燃料的效率。

采用GDI技术的另一个优点是它能够加快油气混合气体的燃烧速度，这使得GDI发动机和传统的化油器喷射发动机相比，可以很好地适应废气再循环工艺。

采用计算机来模拟进出燃烧室的燃料和空气流的情况是一项突破性的技术。

燃烧室和活塞的形状、喷油脉冲的能量和方向、活塞和发动机热量的运动情况都会影响油气混合物的位置。

这项技术采用了燃油分层喷射。

燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。

什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。

大众FSI发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射阀门。

它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。

如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。

通过缸内空气的运动在火花塞周围
形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。

浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

FSI特点是：能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放的氧化氮气体。

FSI发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择2种运行模式。

在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。

在这两种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空驱动的开关阀进行开启和关闭。

在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。

理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。

而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到12比1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。

进一步说，在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。

这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。

与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量.所以实际上FSI发动机有三种工作模式在不同工况下运行：分层稀薄燃烧，均质稀薄燃烧，均质理论空燃比燃烧。

如果说三菱的GDI喷油很直接，那大众的FSI喷油是间接式的。

大众的FSI把喷油嘴安放在进气门附近上，同样是两次喷油，但喷油方向是对准活塞，而且在活塞上有个U型槽，燃油喷射出来后，会
随着凹槽转变方向，目的地也是火花塞附近。

因此也实现了在火花塞附近形成较浓的混合气，达到燃油分层的目的。

大众的目的似乎很单纯，就是想要节油，活塞上的U型槽，有助于产生更多的缸内涡流，使混合更充分。

但如果转速过高，这种涡流反而会影响进排气效率，降低燃烧效率，所以这就如同柴油机，不能将转速做得过高。

转速低，燃烧充分，想不省油都难！但是回过头来看三菱的GDI，日本人务实，GDI的这种设计只要能做到对喷油的精确控制，高低转速都能兼顾，不会有瓶颈的制约，所以更适合于各种工况。

别看分层燃烧说起来很容易，其实很多部件都是科技含量很高的，像油泵、油嘴、活塞等等，没有过硬的技术，分层燃烧是根本不可能实现的。

另外，使用分层燃烧技术的发动机压缩比都较高，所需的燃油清洁度也要求较高，在目前普及起来还有一定的阻碍，配备三菱的GDI发动机的车型，到现在还没有一款在国内正式销售，而大众的FSI则同样让人感觉高高在上，国内南北两家合资的大众公司宁可拿2气阀这种老旧的发动机来应付市场，也不敢把它在德国几乎已经普及了的FSI发动机拿来，主要是这些技术尚不适合目前的国情，中国的汽油清洁度较差，使用这种燃油会造成这种发动机的早期损坏。