负荷分层稀燃和太负荷均质燃烧模式转变时的控制也非常复杂；为了降低Nq排放GDI发动机采用较高的EGR率，且喷油嘴沉积物增加，都增加了稳定燃烧控制的难度。 c)燃油经济性
燃油缸内直喷需要较高的供油压力，提高喷油压力和油泵回流增加了发动机机械损失，喷嘴、油泵驱动额外增加了电能消耗，催化器快速起燃和再生补偿也增加了燃油消耗； d)性能和可靠性
相对PFI发动机，GDI发动机喷嘴沉积物和积炭增多，并且由于提高了系统压力，降低了燃油的润滑性，增加了供油系统的磨损；由于使用较稀的混合气，缸套的磨损增加，进气门和燃烧室的沉积物也增加。 e)控制复杂性
GDI发动机从冷起动到全负荷各种工况需要复杂的供油和燃烧控制，并需要复杂的排放控制系统和控制策略，同时也增加了系统优化的标定参数。
GDI发动机要求复杂的供油系统硬件，需要高压油泵和更复杂的控制系统，由于三效催化器在GDI发动机上不能有效地使用，目前，GDI发动机面临的重要问题是NO。排放控制。虽然GDI发动机稀燃能够降低Nq的排放，但是达不到三效催化器降低Nq排放90％的水平。世界范围内正在开发稀燃催化器，但目前在整个发动机工作区域的N吐转化效率仍低于三效催化器，小负荷时HC排放增加仍待解决。
4.GDI发动机燃烧系统分析
燃烧系统设计是GDI发动机开发的关键技术之一，由于要兼顾大负荷均质预混和中小负荷分层稀薄的不同要求，增加了设计难度。GDI发动机的燃烧系统设计，需要进行燃油喷柬、气流运动和燃烧室形状等的优化合理配合，这其中还涉及到喷油器和火花塞的相对位置和方位的选取、进气道的设计与布置、喷油定时和点火时间的优化等细节的问题。
按照层流充气方式，GDI发动机燃烧系统可以分为3种：喷束引导型，即分层混合气形成主要依赖于喷束动态特性；壁面引导型，即分层混合气的形成主要依赖于油束和活塞表面形状及相互作用；气流引导型，依赖于缸内的流场形成分层混合气。
按照喷油嘴和火花塞之间的距离，GDI发动机燃烧系统可以分为窄间距和宽间距两种。
壁面引导型和气流引导型燃烧系统属于宽间距设计，其优点为可降低燃烧室几何尺寸和热力学的设计约束，增加燃油由喷嘴到火花塞的传输时问，增强混合气的形成，其缺点是混合气形成时问相对窄间距系统长且循环波动使形成的滚流不稳定，不容实现更稀薄的燃烧，故不适合更稀薄的燃烧系统。喷束引导型燃烧系统属于窄间距设计；其优点为具有实现超稀薄燃烧、扩大稀燃区域的潜力，其缺点为混合气的形成时间短，增加了火花塞积炭的倾向，并且对喷束的几何参数、喷嘴的安装误差以及雾化程度等非常敏感。
基于窄间距设计的喷束引导燃烧系统由于具有实现更稀薄燃烧
并扩大稀燃区域的潜力，因此，成为目前发动机生产厂和科研机构开发的下一代燃烧系统。
5.GDI发动机燃烧技术发展趋势
由上述分析可知，GDI发动机的发展面临排放、稳定燃烧控制、燃油经济性提高、性能可靠性以及控制复杂性等方面的挑战。GDI发动机的燃烧技术搀按照图1所示的方向发展。
5．1 采用均质混台燃烧方式
采用虫=1的均质混合燃烧方式的主要优点是能够采用目前PFI
发动机上广泛使用的三效催化器，可以避免采用稀燃Nq催化转化器，使其排放能够达到越来越严格的排放法规。同PFI发动机和分层稀燃GDI发动机相比，屯一1的均质混合燃烧发动机具有较多优点。 a)发动机起动过程
具有更快速的起动，较少的起动加浓和降低起动HC排放的潜
力； b)瞬变工况
能够提高瞬态响应，减少加速加浓，实现更精确的空燃比控制，并能够最大限度地实现减速断油f c)燃烧过程
不需要分层充气和均质充气的模式转换；缸内燃油蒸发冷却充气，压缩行程可以减少热损失，有利于提高燃烧稳定性和EGR率，并能够提高受爆震限制的压缩比；若改为稀燃均质充气模式工作时系统不需要修改； d)燃油经济性
燃油经济性能够提高5％，客积效率也能够提高5％i能够最大限度地实现减速断油，并能应用直接起一停技术，取消息速，实现进一步节油； e)动力性能
由于容积效率提高5％，能够提高峰值扭矩和功率7％左右，可以在保持发动机扭矩和功率不变的前提下减小发动机的尺寸； f)系统的灵活性和复杂性
控制系统比分层稀燃简化，增加了系统优化的灵活性； g)与其他技术的匹配
更容易实现其他技术，如增压、取消发动机怠速、采用直接起一停技术、采用无级变速器(CVT)和采用混合动力技术。 h)排放
不需要稀燃Nq后处理系统，可以使用三效催化器，同分层稀燃GDI发动机相比具有更低的排放，并能够降低瞬态工况的排放。 因此，均质理论空燃比GDl发动机具有达到未来超低排放法规的潜力，是GDI发动机的一个重要发展方向。
5.2 采用分层充气或均质充气涡轮增压技术
通过提高迸气压力、提高空气利用效率来减小发动机的尺寸是提高发动机经济性的有效途径，传统的PFI发动机由于受到爆震限制和涡轮增压器响应滞后等因素的影响，使得汽油机涡轮增压技术未能迅速发展。GDI发动机由于缸内形成混合气，燃料蒸发能够降低混合气温度，同时混合气在缸内停留的时间相对较短，相同压缩比条件下，GDI发动机要比PF发动机爆震倾向小，对燃料辛烷值的要求低。GDI发动机小负荷时不使用节气门，进气量相对较大，涡轮增压器转速高，使得GDI发动机在瞬态工况能够实现快速响应随负荷变化引起的涡轮增压变化。GDI发动机应用涡轮增压技术具有下面优势。 a)缸内充气冷却
由于燃油在气缸内蒸发能够显著冷却缸内充气，结合多阶段喷油可以有效地降低爆震倾向，因此，可以实现比常规PFI更高的压缩比； b)分层充气
由于增加了发动机的充气量，所以，可以扩大发动机稀燃区域的转速和负荷范围；
c)提高涡轮增压发动机瞬态响应