稀薄燃烧技术：

汽油机稀薄燃烧包括进气道喷射稀燃系统(PFI)、直接喷射稀燃系统(GDI)和均质混合气压燃系统(HCCI)。

进气道喷射稀燃系统(PFI)

普通汽油机工作时保证可靠点火所对应的空燃比为10～20，与此相比，稀燃汽油机的空燃比要大得多。为了保证可靠点火，点燃式稀燃汽油机在点火瞬间火花塞周围必须形成易于点燃的空燃比为12.0～13.5的混合气。这就要求混合气在气缸内非均质分布。而要实现混合气的非均质分布，必须使混合气在气缸内分层。混合气分层主要依靠气流的运动结合适时的喷油实现。进气道喷射稀燃系统根据进气流在气缸内的流动形式不同，可分为涡流分层和滚流分层2种。

轴向分层稀燃系统

这种燃烧方式一般是结合燃油在进气晚期喷射，再通过缸内强的涡流运动来实现，涡流起到维持混合气分层的作用，而喷油时刻决定浓混合气在缸内的位置。如图1所示，发动机采用蓬顶形燃烧室，火花塞中心布置。在进气冲程初期(图1-a)，随着活塞的向下运动，缸内形成较强的涡流，通过对进气系统的合理配置，使该涡流的轴心与气缸中心大体一致，形成沿气缸轴线的涡流运动。通过控制喷油时刻，使喷油器在进气后期喷油(图1-b)，因为油气混合气最后进入气缸，所以气缸内就形成了上浓下稀的分层效果。这样形成的涡流在压缩后期虽然随着活塞的上行逐渐衰减，但涡流的分层效果仍大体一直保持到了压缩上止点，以利于点火燃烧。

由此不难看出，在这种燃烧系统中影响稀燃效果的主要因素是缸内涡流的强度和喷油定时。一般说来，涡流强度越强，缸内混合气上下混合的趋势就越小，分层效果保持得就越好;涡流强度越弱，分层效果保持得就越差。而喷油定时则决定了缸内混合气浓度梯度的分布形式：在进气后期喷油，将形成上浓下稀的梯度分布;反之，则形成上稀下浓的梯度分布。

纵向(滚流)分层稀薄燃烧

纵向分层亦即滚流(Tumble)分层，由其涡流的流动方向与气缸轴线垂直而得名，多用于进气道对称布置的多气门发动机，尤其是在蓬顶形燃烧室，对称进气的四气门发动机上更容易实现。

上图简单说明了滚流运动的形成过程：当进气门升程较小时，进气在缸内的流动比较紊乱，有规律的流动不明显，这时存在两个旋转轴相互平行而垂直于气缸轴线的涡团，一个在进气门下方靠近进气道一侧，而另一个则在进气道对侧，大致位于排气门下方，此为非滚流期;当气门升程加大时，位于进气道对侧的涡团突然加强，进而占据整个燃烧室，与此同时另一个涡团逐渐消失，此为滚流产生期;随着气门升程的加大和活塞下移，滚流不断加强直至进气行程下止点附近，滚流达到最强，此为滚流的发展期;压缩行程属滚流的持续期;在压缩行程后期，由于燃烧室空间扁平，不适于滚流发展而遭破坏，在上止点附近，滚流几乎被压碎而成为小尺度的湍流，此为破碎期。

直接喷射系统(GDI)

进气道喷射汽油机在不采用助燃方法组织稀燃时，其空燃比超过27非常困难。但直接喷射稀燃系统超过这一界限却非常容易。与缸外进气道喷射稀燃汽油机相比，缸内喷射稀燃汽油机具有泵气损失小、传热损失小、充气效率高、抗爆性好及动态响应快等特点。

发动机超稀薄空燃比的利用和工作方式的改变有不少优点，如绝热指数增加和传热损失较少，取消节流降低了泵吸损失，燃油蒸发引起缸内温度降低，提高了汽油机可工作的压缩比，燃油在进气冲程中对进气的冷却提高了充气效率，使得它的燃油经济性一般可以提高25% 左右，动力输出也比进气道喷射的汽油机增加了将近10%。

均质混合气压燃系统(HCCI)

早在20世纪30年代，人们就认识到均质混合气压缩自燃的燃烧方式在汽油机上存在，但它一直被认为是一种异常燃烧现象而被抑制。HCCI 燃烧方式的出现，有效地解决了传统均质稀薄点燃燃烧速度慢的缺点，是有别于传统的汽油机均质点燃预混燃烧、柴油机非均质压燃扩散燃烧和 GDI 发动机分层稀薄燃烧方式的第 4种燃烧方式。从已有的文献报道来看，HCCI 发动机有以下的优点：

(1)燃烧的优点在于它可以同时保持较高的动力性和燃油经济性。一方面，它采用均质燃烧混合气，保持了原汽油机升功率高的特点;另一方面，它取消了节流损失，设计的压缩比高，采用多点同时着火的燃烧方式使得能量释放率较高，接近于理想的等容燃烧，热效率较高，保持了柴油机部分负荷下燃油经济性好的特点。

(2)HCCI 燃烧方式可以同时降低NOx和碳烟。它通过设计较稀的混合气空燃比或利用再循环的废气控制把燃烧温度降低在 1800K 以下，并且由于它以均质稀燃混合气方式工作，有效地抑制了NOx和碳烟的生成，几乎做到了无烟燃烧。

(3)由于HCCI 燃烧只与本身的物理化学性质有关，它的着火和燃烧速率只受燃油氧化反应的化学反应动力学控制，受缸内流场影响较小，同时均质预混的混合气组织也比较简单，因此，在发动机上实施HCCI 燃烧模式可以简化发动机燃烧系统和喷油系统的设计。

稀薄燃烧技术原理总结：

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。

一般发动机节气门设计的开启角度以及开启时间都无法达到“微调”的工作状态，例如发动机1000min和1100r/min时所需要的空气进气量不同，而通过传统的发动机各个感应器无法侦测这么细微的差距，节气门的工作方式不会随着发动机工作“随时”调整开启角度，而是根据各个传感器传送而来的信息于下次工作时修改指令，因此有一些燃油被迫压入发动机机室，然后随尾气排出车外，造成燃油浪费，同时尾气排放含有过多的未充分燃烧的碳氢化合物。