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稀薄燃烧是指空燃比大于理论空燃比（14.7∶1）时的燃烧。这是提高燃油经济性的重要手段，发动机稀薄燃烧技术是为了让混合气得到更加充分的燃烧，达到降低油耗和排放的目的。 ① 进气道的形状改变，即传统的进气道改为螺旋式进气道，使气流流动更为合理，有利于火花塞及火焰的迅速传递。 ② 采用无级调节气门正时系统VVT-i，改变进气门定时角度以满足不同工况、不同转速下的进、排气效应，从而保证发动机的工作稳定。 ③ 采用大口径喷油器，通过提高燃油压力，使燃油能准时准确充分地喷入汽缸内。 简单来说，就是用增加发动机进气系数的方式达到完善的燃油燃烧环境。 采用紧凑型燃烧室，通过改进进气口位置使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13∶1左右，促使燃烧速度加快。 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。 为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物（NOx），现在采用燃油喷射定时与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段，进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部，随后在缸内均匀分布，进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集，在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。 ②由于稀燃混合气燃烧温度低，燃烧产物的离解损失减小，并且降低了与汽缸壁面的传热，也使热效率得以提高。由于稀燃发动机一般不受到高负荷时的爆燃极限的限制，可以采用较高压缩比，有利于热效率的提高。当采用稀薄混合气燃烧时，由于进入缸内空气的量增加，减小了泵吸损失，这对汽油机部分负荷经济性的改善是很明显的，同时也可以采用变质调节，不用节气门或是小节流，会大大减小泵吸损失，特别有利于改进部分负荷性能。 FSI是FuelStratifiedInjection的英文缩写，意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是电喷发动机利用电子芯片经过计算分析精确控制喷射量进入汽缸燃烧，以提高使发动机混合燃油的比例，进而提高发动机效率的一种技术。 直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个高压油泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁燃油喷嘴。然后通过电脑控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流，使空气和汽油充分混合。然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能实现稀薄燃烧。 分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、使有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。分层燃烧模式下节气门不完全打开，保证进气管内有一定的真空度（可以控制废气再循环和炭罐等装置）。这时，发动机的转矩大小取决于喷油量，与进气量和点火提前角关系不大。 均质稀燃模式混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。 缸内喷注式汽油发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，目前一般汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入汽缸燃烧室内被点燃做功；而缸内喷注式汽油发动机，顾名思义是在汽缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在汽缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃做功，这种形式与直喷式柴油机相似。 缸内喷注式汽油发动机的优点是油耗量低，升功率大。混合比达到40∶1（一般汽油发动机的混合比是15∶1），也就是人们所说的“稀燃”。发动机的活塞顶部一半是球形，另一半是壁面，空气从气门冲进来后，在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程行将结束时，在燃烧室顶部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋转的混合气是分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火做功。由于缸内喷注压缩比达到12∶1，与同体积的一般发动机相比，功率与转矩都提高了10％。 GDI通常划分了负荷区，因此要求GDI燃油喷射系统至少能提供2～3种不同的操作模式，以适应不同的负荷要求。GDI要求喷油器雾化水平高，能在较窄的脉冲宽度内喷出所要求的燃油，以确保晚喷，实施分层燃烧。由于喷油器位于缸内，工作条件恶劣，因此要对嘴端沉积物生成和高温有更强的抵抗能力。此外，喷油器的喷雾特性对GDI发动机的燃烧过程影响较大。 ② 高压旋流喷油器这种喷油器的特点是，在喷油嘴的头部设有一个特殊的涡流腔，通过该腔可产生一股强涡流，不仅对喷油嘴喷孔具有自洁作用，使其可靠性得到提高，而且能使燃油喷束的一部分动能直接转化为水平的旋转动能，从而降低油束的穿透度，避免其沾湿活塞和缸套壁面。在早喷时喷雾形状是适宜均质混合的中空扩散型，在晚喷时是适宜分层燃烧的紧凑型。喷油压力主要影响雾化质量和贯穿速度，较适当的喷油压力为5～10MPa（最高为12MPa）。 （1）关联 分层燃烧技术和缸内直喷技术一直是相关联的。分层燃烧的真正目的是可以实现较稀混合气的点燃，要实现分层燃烧，必须基于缸内直喷，对于缸外喷射的发动机，是无法实现分层燃烧的。而设计缸内直喷的主要目的则是实现稀薄燃烧。而发动机的稀薄燃烧技术是为了让混合气更加充分燃烧，达到降低油耗和排放的目的。 （2）区别 三菱GDI采用直接喷射，喷油器置于汽缸顶部，离火花塞和进气门位置很近。在发动机进气行程中，它也会喷油，但喷油量非常少，在活塞向下运动到底部并向上压缩时，汽缸内的空气已经得到完全混合，这与缸外喷射的道理相同。但这时候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。当活塞即将到达上顶点，喷油器开始第二次喷油，因为喷出的燃油是漏斗形，越是靠近喷油器的地方，浓度就越高，而火花塞离喷油器很近，显然此时在火花塞附近的燃油浓度是很高的，比其他部位的混合气浓度要高，从而实现不同区域出现不同混合气，也就是所谓分层。由于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。 |
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