汽油机稀薄燃烧技术
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用汽车是人们日常生活中不可或缺的交通工具之一。
目前，汽车发动机主要使用的是传统的汽油机。
传统的汽油机存在一些问题，如燃油消耗高、排放污染大等。
为了解决这些问题，研究人员们使用了TRIZ理论对汽油机进行改进，提出了一种新的汽油机稀薄燃烧技术。
TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving，发明创造问题解决理论）是由前苏联发明家阿尔图尔·盖尔发明的一种解决创新问题的方法论。
广泛应用于不同领域的问题解决和创新活动中。
在汽车工程中，TRIZ理论被用来解决汽车发动机相关的技术问题。
汽油机稀薄燃烧技术是基于TRIZ理论提出的一种改进传统汽油机的方法。
该技术的核心思想是通过稀薄混合气体的燃烧来提高汽油机的热效率和燃油经济性。
具体来说，稀薄燃烧技术采用高压直喷、高效燃油喷射和先进控制系统等手段，使进入汽缸的燃料和空气混合物变得非常稀薄。
这样，燃烧产生的热量能够更充分地利用，减少能量的浪费，提高热效率。
由于燃烧温度降低，减少了有害气体的生成，降低了排放污染。
汽油机稀薄燃烧技术的应用在汽车工程中有很多优势。
稀薄燃烧技术能够提高发动机的热效率和燃油经济性，降低燃油消耗，减少驾驶成本。
稀薄燃烧技术能够减少有害气体的排放，对改善空气质量具有重要意义。
稀薄燃烧技术还能提高发动机的动力性能，增加汽车的加速性能和行驶稳定性。
尽管汽油机稀薄燃烧技术能够提高发动机的性能和环保性，但其在实际应用中仍然存在一些问题。
稀薄燃烧技术需要高压直喷和高效燃油喷射器等高成本的设备，增加了发动机制造成本。
稀薄燃烧技术对发动机的控制要求较高，需要先进的控制系统来实现精确控制，增加了开发和维护的难度。
稀薄燃烧技术在低负荷运行时容易产生怠速不稳、发动机抖动等问题，需要进一步优化。
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用汽油机是目前汽车上常见的一种发动机，它通过内燃机的方式将汽油燃烧产生的能量转化为汽车的动力。
传统的汽油机在燃烧过程中存在燃烧效率低、污染排放大等问题。
为了解决这些问题，人们开始借鉴TRIZ理论，提出了稀薄燃烧技术来改善汽油机的性能。
这种技术通过改变燃烧的方式和参数，使得燃烧更加充分，从而提高发动机的效率，减少排放污染。
一、稀薄燃烧技术的原理稀薄燃烧技术是基于TRIZ理论提出的一种发动机燃烧技术，其原理主要包括以下几点：1. 提高空燃比：传统的汽油机燃烧时空气和燃料的比例大约是14.7:1，而稀薄燃烧技术通过提高空燃比，使得燃烧室内的空气更加充足，从而使燃料燃烧更加完全，提高燃烧效率。
2. 增加压缩比：稀薄燃烧技术还通过增加压缩比来提高燃烧室内的温度和压力，促进燃料的更充分燃烧。
3. 采用先进的点燃技术：稀薄燃烧技术还采用了先进的点燃技术，例如高能量火花塞和多点点火系统，使得点火更加精准和高效。
二、稀薄燃烧技术的应用稀薄燃烧技术在汽车用汽油机上的应用已经取得了显著的成果，主要体现在以下几个方面：1. 提高燃油经济性：稀薄燃烧技术通过提高燃烧效率和降低内部摩擦损失，使得汽车的燃油经济性得到了显著的提高。
据统计，采用稀薄燃烧技术的汽油机可以节省20%以上的燃油消耗。
2. 减少排放污染：稀薄燃烧技术能够使得燃料更加充分的燃烧，从而减少未燃烧的燃料排放和污染物的生成，大大降低了汽车的环境影响。
3. 提高动力性能：稀薄燃烧技术不仅提高了发动机的燃烧效率，还使得汽车的动力性能得到了提升，加速能力和爬坡能力都有了明显的改善。
三、稀薄燃烧技术的发展趋势在未来，随着汽车工业的发展和环保政策的不断加强，稀薄燃烧技术将会得到更广泛的应用，并且会有以下几个发展趋势：1. 智能化控制：未来汽车将会越来越智能化，包括发动机控制系统也会更加智能化，可以根据不同的工况和需要实时调整稀薄燃烧技术的参数，以达到最佳的效果。
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用随着环保意识的增强和能源紧缺问题的日益严峻，汽车工程师们在汽油机的燃烧过程中面临着很多挑战。
为了解决这些问题，他们开始借鉴TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）理论，将其应用于汽车发动机的设计和优化。
本文将探讨基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用。
稀薄燃烧技术是一种通过减少进气量和燃油喷射量来实现燃烧过程的优化的方法。
它的核心思想是使燃烧室内的空气/燃油混合物浓度尽可能低，从而减少氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）的生成。
这一技术在满足排放标准的还能提高燃油经济性和动力性能。
TRIZ理论是由前苏联工程师阿尔图尔·佩鲁尼创立的一种解决问题的方法。
它通过分析问题的本质和矛盾关系，寻找创新解决方案。
在汽油机稀薄燃烧技术的应用中，TRIZ理论可以用来解决与稀薄燃烧相关的问题，例如如何实现低燃料消耗和低排放。
通过使用TRIZ的核心原则之一——“分割”原则，可以将燃烧室内的空气和燃料分割开来，以实现更加均匀和充分的燃烧。
这可以通过优化喷油系统和控制燃油喷射的时机来实现。
可以使用高精度的喷油器来将燃油以更细小的颗粒喷射到燃烧室内，从而提高燃料的利用率。
TRIZ理论中的“提前效应”原则可以用来解决燃烧室内的混合物在点火前的不均匀性问题。
通过提前点火或使用预燃室，可以实现燃烧开始时点火位置较均匀，从而提高燃烧效率。
TRIZ理论的“反向”原则可以用来解决稀薄燃烧中可能出现的气缸压力过低的问题。
通过改变进气道和排气道的设计，可以增加气缸内的流动速度和湍流程度，从而提高燃烧的效率和压力。
TRIZ理论的“合并”原则可以用来解决稀薄燃烧过程中温度分布不均的问题。
通过改进冷却系统和燃烧室结构，可以实现更加均匀的温度分布，从而减少NOx的生成。
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用可以帮助汽车工程师们在设计和优化汽油机时解决各种问题。
试述汽油机稀薄燃烧技术节能的原理。
试述汽油机稀薄燃烧技术节能的原理。
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发动机稀燃技术
发动机稀燃技术稀燃是稀薄燃烧的简称，指发动机在实际空燃比大于理论空燃比的情况下的燃烧，空燃比可达25:1，甚至更高。
稀薄燃烧不仅使燃料的燃烧更加完全，而且也减少了换气损失，同时辅以相应的排放控制措施，大大降低了汽油机的有害排放物，因此具有良好的经济性和排放性能。
稀薄燃烧可以提高发动机燃料经济性的主要原因是，由于稀混合气中的汽油分子有更多的机会与空气中氧分子接触，燃烧完全。
采用稀混合气，由于气缸内压力低、温度低，不易发生爆燃，则可以提高热效率。
燃用稀混合气，由于其燃烧后最高温度降低，一方面使通过汽缸壁的传热损失较小，另一方面燃烧产物的离解损失减少，使热效率得以提高。
且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非常有利。
另外，稀薄燃烧时燃烧室内的主要成分O2和N2的比热容较小，多变指数K 较高，因为发动机的热效率高，燃油经济性好。
从理论上讲，混合气越稀，热效率越高。
但就普通发动机来说，当过量空气系数α>1.05~1.15后，油耗反而增加。
这是由于混合气过稀时，发动机混合气分配的均匀性变得更加敏感，循环变动率增加，个别缸失火的概率增加；等等，如果不解决这些问题，盲目地调稀混合气，不但不能发挥稀混合气理论上的优势，反而会费油。
燃用混合气的技术途径1）使汽油充分雾化，对均质燃烧要保证混合气均匀及各缸混合气分配均匀。
消除局部区域混合气偏稀的现象，避免电喷发动机调整时的有意加浓；同时，使缸内混合气的实际含量有所增加，失火及不稳定现象就会大大减少，发动机便可以在较稀混合气含量的条件下工作。
要是汽油充分雾化，可以在预热、增加进气流的速度、增强进气流的扰动、增加汽油的乳化度以及使汽油分子磁化等方面采取措施。
2）采用结构紧凑的燃烧室。
使压缩时形成挤流，以提高燃烧速度，从而提高燃烧效率，减少热损失。
一般采用火花塞放在正中的半球形或蓬顶形燃烧室，或其他紧凑型的燃烧室。
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用随着汽车行业的发展，越来越多的汽车使用汽油发动机。
汽油机的燃烧过程中存在一些问题，比如燃烧效率低、污染排放高等。
为了解决这些问题，研究人员运用TRIZ理论，提出了稀薄燃烧技术，通过对汽油机的燃烧过程进行优化，达到节能环保的目的。
TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）即发明创造问题解决理论，是苏联发明家格恩里希·亚尔布的一种创新思维方法，旨在通过对问题的分析，找到最优解决方案。
TRIZ理论强调在创新过程中要遵循一定的规律，并且提出了一系列的解决问题的原则和方法，可以帮助工程师和研究人员更快地找到解决问题的途径。
稀薄燃烧技术是一种通过改善汽油机燃烧过程，提高燃烧效率和降低尾气排放的技术。
研究人员通过TRIZ理论的指导，结合汽油机的工作原理和燃烧特性，提出了一系列方案和创新思路，通过技术手段实现了汽油机稀薄燃烧的目标。
稀薄燃烧技术采用了新型的燃烧室设计。
传统的汽油机燃烧室结构通常为球形或者敞口式，燃烧室体积较大，燃烧时间长，燃烧效率较低。
而稀薄燃烧技术则采用了缸内直喷和缸内混合燃烧技术，使得燃烧室的形状和大小可以得到更好的控制，达到更高的压缩比和更充分的燃烧。
这种燃烧室设计不仅提高了燃烧效率，还可以有效减少尾气排放，符合环保要求。
稀薄燃烧技术还引入了先进的点火系统。
传统的汽油机通常采用火花塞点火技术，容易产生火花击穿和爆震现象，造成燃烧不稳定。
而稀薄燃烧技术则采用了电喷点火技术，可以实现精确控制点火时间和点火位置，使得燃烧更加稳定，提高了燃烧效率。
稀薄燃烧技术还应用了先进的排放控制技术。
采用TRIZ理论指导的创新思维，研究人员提出了一系列的尾气处理方案，可以有效减少汽油机产生的有害气体和颗粒物排放，减轻对环境的污染。
基于TRIZ理论的汽油机稀薄燃烧技术的应用，不仅提高了汽油机的燃烧效率，降低了尾气排放，还能够减少对环境的污染，符合节能环保的发展趋势。
7.稀薄燃烧技术
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。
汽油机稀薄燃烧
涡流的分层效果仍可大体一直保持 到压缩上止点，有利于点火燃烧。 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 越强，缸内混合气上下混合的趋势 就越弱，分层效果保持得就越好。 喷油定时和喷油速率决定了缸内混 合气在流场中的空间分布以及浓度 梯度。稀燃极限与喷油定时关系很 大，只有在进气行程的某一区间内 结束喷油，才能得到理想的混合气 分层。 当前的稀燃汽油机普遍采用多 进气门结构，在空气运动方面，即 使以涡流为主的稀燃发动机也不采 用单纯的涡流运动，而是在中高负 荷时采用涡流，在低负荷时采用涡 流控制阀等可变进气技术在缸内形 成斜轴涡流。这种稀燃发动机的代 表是丰田公司的进气道喷射第三代 稀燃系统、本田公司的 ＶＴＣＥ－Ｅ 以 及马自达公司的稀燃系统。丰田第 三代稀燃系统和马自达稀燃系统的 共同特点是都采用涡流控制阀 （ＳＣＶ）来调节涡流的强度， 采用１ 个 直气道和 １ 个螺旋气道组织空气运 动。在低负荷时，ＳＣＶ 关闭获得强 的涡流；在高负荷时，ＳＣＶ 打开获 得斜轴涡流，促进燃油与空气的混
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技术与研究
分别在进气和压缩行程中喷入气缸， 形成界于两者之间的混合气，可以 实现负荷从中小区域向大负荷区的 平稳过渡，并可以降低缸内的气体 温度，从而抑制了爆燃的发生，增 加了功率的输出。
２ 稀薄燃烧的优缺点
２．１ 稀薄燃烧的优点 稀薄燃烧系统能使有效的燃油 发挥出最大的效率，使汽油机燃烧 室内的燃烧更加完全，不但大大地 降低了汽油机的燃油消耗率，也大 大地改善了汽油机的尾气排放。缸 内直喷式汽油机（ＧＤＩ）超稀薄空燃 比的利用和工作方式的改变有不少 优点，如取消节流降低了泵气损 失，燃油蒸发引起了缸内温度的降 低，提高了汽油机可工作的压缩 比；燃油在进气行程中对进气的冷 却，提高了充气效率等。这些优点 可以使发动机的燃油经济性提高 ２５％ 左右，动力输出也比进气道喷 射的汽油机增加了将近 １０％ 。ＧＤＩ 发动机除了温室气体 ＣＯ ２ 排放较少 外，由于其冷却启动迅速快捷，很 少需要冷启动加浓，因而可以大幅 度降低冷启动时未燃碳氢（ Ｕ Ｂ Ｈ Ｃ ） 的排放。 ２．２ 稀薄燃烧的缺点 ２．２．１ 成本高 由于稀薄燃烧系统的结构较为 复杂，对喷油系统的要求也相当严 格， 使喷油系统的结构也较为复杂， 由此使制造成本明显增加。 ２．２．２ ＮＯ x 排放量增加 ＮＯx 虽然采用了较稀的空燃比， 因气缸内的反应温度较低而降低， 但由于分层混合气由浓到稀将不可 避免地出现过量空气系数为１ 附近 的偏浓区域，会导致这些地方的 ＮＯx 生成增加。另外，较高的压缩比 和较快的反应放热率也会引起 ＮＯ x 的升高。一般来说，缸内直喷式汽
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用随着汽车产业的不断发展和技术的日新月异，汽油机作为汽车动力系统的重要组成部分，其性能和燃烧效率的不断提高成为了汽车制造商们关注的焦点。
在这个背景下，利用TRIZ理论来优化汽油机的燃烧技术成为了一种新的尝试。
本文将结合TRIZ理论介绍汽油机稀薄燃烧技术的应用，并探讨了该技术在汽车行业的前景。
一、TRIZ理论的介绍TRIZ（Теория решения изобретательских задач，英文为Theory of Inventive Problem Solving）即发明问题解决理论，是由苏联发明家Altshuller于20世纪50年代提出的一种解决发明问题的理论和方法。
TRIZ理论提出了一种通过分析矛盾来发现创新解决方案的方法，通过对已有技术和发明进行系统地归纳和总结，提出了一系列通用的创新原则和方法。
二、汽油机稀薄燃烧技术的应用1. 稀薄燃烧技术的概念稀薄燃烧技术是指在汽油机中使用高压缩比和过量空气的条件下进行燃烧，以达到更高的燃烧效率和更少的排放。
传统的汽油机燃烧过程中，空燃比一般控制在14.7:1左右，而稀薄燃烧技术则可以将空燃比提高到20:1以上，从而实现更充分的燃烧和更高的热效率。
2. TRIZ理论在稀薄燃烧技术中的应用TRIZ理论提出了一系列利用矛盾来发现创新解决方案的方法，而在汽油机稀薄燃烧技术的应用中，正是要解决燃烧效率和排放之间的矛盾。
通过运用TRIZ理论中的反映原则和矛盾矩阵，汽车制造商可以找到更优化的燃烧方案，提高燃烧效率的同时降低排放。
稀薄燃烧技术相比传统的燃烧方式有许多优势。
首先是提高热效率，通过增加空气比可以使燃料更加充分地燃烧，进而提高汽油机的热效率。
其次是降低排放，由于燃烧更充分，废气中的有害物质排放量也会减少。
稀薄燃烧还可以提高汽油机的动力性能和稳定性，使汽车在动力输出和响应上更加优越。
4. 实例分析例如大众汽车在其1.2 TSI EA211发动机上应用了稀薄燃烧技术，通过增加缸内实际效率和燃烧效率，使得发动机在动力输出和燃油经济性上都有了很大的提升。
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用
基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用【摘要】本文通过引言部分介绍了车用汽油机稀薄燃烧技术的研究背景和研究意义。
随后，通过对TRIZ理论的概述，以及对车用汽油机稀薄燃烧技术的介绍，探讨了如何基于TRIZ理论优化该技术。
通过案例分析展示了优化后的效果，同时还对未来发展方向进行了探讨。
在对文章进行总结，并展望了该技术在未来的应用前景。
通过本文的研究和分析，可以为汽车工程领域的研究和发展提供新的思路和方法。
【关键词】TRIZ理论, 车用汽油机, 稀薄燃烧技术, 优化, 案例分析, 未来发展方向, 总结, 展望1. 引言1.1 研究背景汽油机是目前主要的车辆动力源，其燃烧效率直接影响着车辆的燃油消耗和排放水平。
随着全球能源危机和环境保护意识的增强，燃油消耗和排放问题已经成为汽车工业面临的重大挑战。
为了提高汽油机的燃烧效率，稀薄燃烧技术应运而生。
稀薄燃烧技术是指在气缸内实现更为充分且高效的燃烧过程，从而减少燃油消耗和有害气体排放。
在实际应用中，稀薄燃烧技术存在着一些问题，如燃烧不稳定、氧化氮排放过高等。
基于TRIZ理论的优化方法为解决这些问题提供了新思路。
TRIZ理论是一种系统的创新方法，通过对问题的分析和创新思维的引导，找到最优解决方案。
将TRIZ理论应用于优化车用汽油机稀薄燃烧技术，可以提高燃烧效率，降低排放物质，并为汽车工业的可持续发展做出贡献。
研究基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用具有重要的意义，有望为汽车工业的节能减排和环保发展提供新的解决方案。
1.2 研究意义基于TRIZ理论优化车用汽油机稀薄燃烧技术可以帮助工程师更快速、更有效地解决问题，加快创新步伐，提高研发效率。
这对于提高我国汽车发动机技术水平、推动汽车产业升级具有重要意义。
通过对稀薄燃烧技术进行优化应用，不仅可以提高汽车的燃油经济性和性能表现，也能够降低车辆的排放污染，减少环境负担，实现可持续发展。
研究基于TRIZ理论的车用汽油机稀薄燃烧技术的应用具有非常重要的意义，将推动汽车工业的技术革新和可持续发展。
汽油机稀薄燃烧与缸内直喷技术
均质燃烧——普通燃烧方式，即燃料和空气混合形成一定浓度的 可燃混合气整个燃烧室内混合气的空燃比低相同的。
分层燃烧——整个燃烧室内混合气的空燃比不同，火花塞周围混
合气浓度比其他地方高。
目的—— 均质燃烧：在高速行驶、加速行驶时获得大功率； 分层燃烧：在低转速、低负荷是节省燃油。
目前，为达到分层燃烧的所采取的技术手段主要 有以下三种： 1.采用多次喷射技术，使混合气浓度加以区分。 2.利用燃烧室壁面结构，令混合气产生滚流，进 而产生浓度差异。 3.通过可变进气技术，在发动机低速运转时，对 部分进气道实施截流，以增大进气涡流强度，促 使混合气分层的形成。 一般来说气道喷射稀薄燃烧（PFI）发动机多采用 第三种技术方案，而直喷稀薄燃烧（GDI）发动机 则对前两种实现手段更为青睐。
主流。传统的汽油喷射技术即为进气道喷射技术，其
分为单点喷射和多点喷射。
随着汽车电控技术的迅速发展，以及人们需求 的不断提高，主流的进气管喷射技术慢慢的走下历史
舞台，人们为追求汽车发动机良好的燃油经济性和尾
气排放质量，从而提出了汽油机稀薄燃烧技术。
2.稀薄燃烧
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，使达到燃烧效率高，经济、环保等目的， （将过量空气系数λ=1左右提高到且远超于1.1的水平，可以降 低发动机油耗并改善CO2排放。）
6.1.不足
（1） 在稀薄燃烧中，排放气体中残留很多氧气，不能进 行NOx还原反应。为了使NOx吸储型催化剂获得高效功能， 其温度必须保持在250-500℃范围内。当超过这一温度范围 发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三效催化 转化器进行废气处理。然而这又与燃油经济性下降相关，为 此，必须增加废气冷却装置。 （2）另稀燃发动机由于喷射器的加入导致了对设计和制 造的要求都相当的高，如果布置不合理、制造精度达不到要 求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失。 （3）稀燃发动机对燃油品质的要求也比较高。
汽油稀薄燃烧简述
混合气稀薄燃烧模式简谈摘要：随着中国经济的快速发展，人们生活品质的不断提高。
中国的汽车保有量逐年攀升，汽车尾气对环境的危害也越发严重。
本文通过分析汽油机混合气的稀薄燃烧模式，从排放物、燃油经济性、动力性等不同方面加以阐述。
得出稀薄燃烧模式在保证相应的动力的情况下，其尾气量更能符合国家尾气排放标准。
关键字：混合气空燃比燃烧模式喷射1.稀薄燃烧技术（GDI）均质稀燃和分层稀燃是缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术的两种燃烧模式。
所谓均质燃烧就是进气早期将燃油喷入汽缸，使过量空气系数λ=1或附近,形成完全的均质化学计量比进行燃烧。
在压缩行程后期开始喷油，在火花塞的区域，可以形成较浓的混和气，而在远离火花塞的区域形成稀薄的混合气( 过量空气系数达λ = 2 ～ 3)，这就是分成燃烧。
分层燃烧可以提高着火概率，加快火焰传播速度，实现快速稳定的燃烧。
如图 1 所示， GDI 汽油机燃烧系统结构一般由进排气道、燃烧室、活塞、喷油器和火花塞组成。
要图1 GDI 燃烧系统示意在缸内形成均匀的混合气，必须组织合适的气流运动和精确的喷油匹配。
1.1GDI的气流运动缸内气流必须要满足两点要求: (1)从微观上要求在气缸内具有高强度的紊流，以促进燃油与空气的混合; (2)从宏观上要求有控制的平均气流运动，以形成均匀的混合气［1］采用均质混合气燃烧模式的 GDI 汽油机一般靠进气道来产生强烈的滚流运动以促进燃油与空气的混合另一方面，随着活塞上行，滚流在压缩冲程后期破碎成湍流，这样有助于提高压缩终了时的湍流强度，以提高火焰传播速度及保持燃烧稳定性［2］图2是710°CA 时刻( 接近点火时刻) 缸内动能分布云图，可以看出，缸内湍动能从中心向周围递减，这样有利于火焰传播边缘处的湍动能较小对火焰传播影响不大。
火焰传播越快，则燃烧同量的燃料产生功率更高。
GDI的燃油喷射系统GDI通常划分了负荷区 ,因此要求 GDI燃油喷射系统至少要能提供2～3 种不同的操作模式,以适应不同的负荷要求。
汽油机稀薄燃烧技术..
日产1.6升缸内直喷涡轮增压发 动机工作演示视频
FSI和GDI两者关系
• 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为了实 现稀薄燃烧，因此二者走到了一起。而发动机的稀薄燃烧 技术是为了让混合气更加充分燃烧，达到减低油耗和排放 的目的。
与传统技术把燃油喷入进 气歧管的发动机相比，FSI发 动机的主要优势有：动态响 应好、功率和扭矩可以同时 提升、燃油消耗降低。 理论上，FSI发动机油三种工 作方式：分层燃烧、均质稀 燃和均质燃烧。
实际应用
奥迪采用的FSI® 燃 油直喷技术在同等 排量下实现了发动 机动力性和燃油经 济性的完美结合， 是当今汽车工业发 动机技术中最为成 熟、最先进的燃油 直喷技术，并引领 了汽油发动机的发 展趋势。
联系课本内容
FSI将燃油直接喷入燃烧室，由于喷雾的气 化冷却作用，它优化了充气效率，从而实现 了汽油机匀质调节，不再需要节气门，大大 降低了进气损失，分层燃烧减少了发动机的 传热损失，进而增大了满负荷。
返回目录
GDI是指缸内直喷技术。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气缸燃烧室内被点燃作功；而缸 内喷注式汽油发动机顾名思义是在气缸内喷注汽油， 它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸 燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合 成混合气被点燃作功，这种形式 与直喷式柴油机相似，因此有人 认为缸内喷注式汽油发动机是将 柴油机的形式移植到汽油机上的 一种创举。
浅析汽油机稀薄燃烧控制技术
高混合气的湍流强度；同时，在进气行程进行燃油喷射，利用混合气涡流，在火花塞附近形成比平均混合气浓度更浓的混合气，形成分层燃烧状态。
二、稀薄燃烧方式及特点稀薄燃烧控制技术建立在混合气分层燃烧的基础上，分层燃烧是在着火时刻火花塞周围分布适合于着火的浓混合气，而燃烧室其他位置为稀混合气。
在气缸内如何形成适合的混合气浓度梯度分布是稀薄燃烧的关键技术。
根据气缸内涡流形式的不同，分为轴向分层稀薄燃烧和纵向分层稀薄燃烧；根据喷射方式不同，分为气道喷射（PFI）稀薄燃烧和缸内直喷（GDI）稀薄燃烧。
GDI发动机的经济性和排放特性明显优于PFI发动机，其燃烧过程比较见图2所示。
GDI汽油机不同工况下的混合气特征如图3所示，在整个运行工况范围内采用混合燃烧模式，即稀薄燃烧仅对中小负荷工图1 油耗、NOx和△Ttq随A（反斜杠）F的变化特性图3 GDI发动机不同工况下混合气特征图2 GDI与PFI燃烧过程比较缸内已形成均匀混合气;在中等负荷、高速区采用均质的理论混合气燃烧，通过三元催化转化器降低排放。
1.PFI稀薄燃烧技术如图4所示，4气门发动机通过气流与喷射时刻的匹配，在缸内形成混合气浓度的梯度分布。
缸内气流运动规律通过直进气道和螺旋气道控制，在中小负荷正况运行时关闭直进气道，进入气缸的气流在螺旋气道的导向作用下，在缸内形成一定强度的涡流，并与喷油时刻配合，实现稀薄轴向分层燃烧的关键技术在于喷射时间与进气涡流的匹配，通过进气道导向行程的气缸内的螺旋形涡流，可分解为径向分量和轴向分量，通常径向分量大于轴向分量。
通过径向分量使进气门进人气缸的混合气向气缸圆周扩散分布，混合气沿轴向形成浓度梯度分布，保证火花塞附近形成浓混合气，空燃比可达到22，相对均质用下，浓混合气经过气缸中央布置的火花塞，两侧为空气，实现横向混合气浓度梯度分布，空燃比可达到23，经济性可提高6%～8% ，NOx排放可降低80%。
PFI式稀薄燃烧技术能改善经济性和排放特性，但由于节气门的存在，泵气损失图4 四气门稀燃系统图5 轴向分层原理图6 横向浓度分层形成原理1.喷油器2.进气控制阀3.连接通道4.直气道5.火花塞6.螺旋气道7.进气系统8.凸起壁面9.进气门 10.排气门a.进气过程早期b.进气过程后期c.压缩过程 1.活塞 2.气缸 3.火花塞 4.导气屏进气门1.喷油器2.进气口隔板3.滚流控制活塞4.中心火花塞缸上部流动，配合燃烧室内形成的挤流，在火花塞附近形成浓混合气。
汽油机稀薄燃烧技术
汽油机稀薄燃烧技术
汽油机稀薄燃烧技术是指通过控制进气量和燃油喷射量来实现燃烧室内主燃烧区气体的燃烧稀释，从而提高汽油机的燃烧效率和排放性能的一种技术。
汽油机稀薄燃烧技术的目标是实现更高的燃烧效率和更低的排放。
通过将燃烧室内的混合气稀薄到可燃极限附近，可以提高燃烧的完全程度，减少未燃烧物质的产生，从而降低尾气排放中的CO、HC等有害物质的含量。
在汽油机稀薄燃烧技术中，关键是要控制好燃油喷射量和进气量。
燃油喷射量需要根据当前工况和运行状态进行精确控制，以保证燃油在燃烧室内充分混合，形成均匀且适量的可燃混合气。
进气量的控制则可以通过增加进气阻力、采用可变进气门正时等方法实现。
汽油机稀薄燃烧技术的应用可以有效降低燃油消耗和尾气排放，提高汽车燃油经济性和环保性能。
此外，稀薄燃烧技术还可以提高汽油机的动力输出和响应性能，提升车辆的行驶性能和驾驶体验。
因此，稀薄燃烧技术在现代汽车工业中得到了广泛的应用。
什么是稀薄燃烧稀薄燃烧的优点
什么是稀薄燃烧稀薄燃烧的优点稀薄燃烧就是发动机在空燃比大于理论空燃比时的燃烧。
那么你对稀薄燃烧了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是稀薄燃烧的内容，希望大家喜欢!稀薄燃烧的简介稀薄燃烧，实践证明这种燃烧方式既能降低燃油消耗，又能减少发动机的有害排放物，尤其是在低负荷时，由于进入缸内空气的量增加，同时也由于电控喷射的采用可实现变质调节，不用节气门或是小节流，减小了泵吸损失，特别有利于改进部分负荷性能。
虽然NOx、HC、CO 等排放物随空燃比的增大而变化的规律不尽相同，但是如果能合理地设计紧凑的燃烧室，并组织好空气运动，使燃烧在短时间内完成，那么三种排放都可以大大减少，因此，稀薄燃烧再结合最新的电子控制技术，被公认为是提高车用汽油机效率和降低排放的最有前途的一种方法。
稀薄燃烧的优点稀薄燃烧可以降低发动机的燃油耗最主要的原因是：采用稀薄混合气燃烧时循环热效率提高。
汽油机的实际循环接近于定容加热循环，而定容加热循环的指示热效率与压缩比和绝热指数成正比的关系。
随着空燃比的提高，空气所占的量增加，因此工质的绝热指数逐渐接近于空气的绝热指数，也就是在理论上，当空燃比达到无限大时，热效率达到最大值。
稀薄燃烧对排放的改善主要表现在，随着空燃比的增加，由于采用稀的混合气使燃烧温度降低，NOx 的排放明显减少，同时燃烧产物中的氧成分有利于HC 和CO 的氧化，因此，HC 和CO 的排放也减小。
稀薄燃烧存在的问题尽管稀燃能实现提高经济性并且同时改善排放，然而在实际的应用上存在着一些难以解决的问题，主要是：(1)当混合物变稀时，着火延迟时间加长，再加上火焰传播速度慢，使得完全燃烧更加困难。
(2)当混合气变稀时，如果火花塞周围的燃油混合气浓度降低，所需的最小点火能量迅速增加，火核难以形成，不仅使点火困难，而且使滞燃期增长，使得最佳点火提前角增大，燃烧效率降低。
同时，火焰传播速度的变慢还使发动机的循环变动增加，汽车的驾驶性能下降。
汽油机稀薄燃烧控制技术
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（Ｆ ） Ｐ Ｉ稀燃 系统 和直 接 喷射 （ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＩ 稀 燃 系统 。Ｇ Ｉ ＧＤ ） Ｄ
电子控 制 系统 ， 确调节 循环 供油 量 ， 以实 现变质 精 可
调节 功率输 出 ， 结合 相应 的混合 气控 制技 术 ， 以 再 可 实现很 好 的燃油 经济 性和 排放性 能 。
12个问题带你全面了解“稀薄燃烧技术”
12个问题带你全面了解“稀薄燃烧技术”1什么是稀薄燃烧？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。
稀薄燃烧应用于汽油机缸内直接喷射技术。
因此要实现分层燃烧，必须基于缸内直喷，缸内直喷汽油机稀薄燃烧技术可以分为均质稀燃和分层燃烧两种燃烧模式。
2怎样实现稀薄燃烧？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。
④采用宽带氧传感器。
3稀薄燃烧有什么优点？稀薄燃烧系统能使燃油发挥出最大的效率，使汽油机燃烧室内的燃烧更加安全，不但大大地降低了汽油机的燃油消耗率，也大大地改善了汽油机的尾气排放。
缸内直喷使汽油机（GDI）超稀薄空燃比的利用和工作方式的改变有了不少的优点，如取消节流降低了泵气损失，燃油蒸发引起了缸内温度的降低，提高了汽油机可工作的压缩比；燃油在进气行程中对进气的冷却，提高了充气效率等。
这些优点可以使发动机燃油经济性提高25%左右，动力输出也比进气道喷射的汽油机增加了将近10%。
GDI 发动机除了温室气体排放较少外，由于其冷却启动迅速快捷，很少需要冷启动加浓，因而可以大幅度降低冷启动时未燃碳氢化合物的排放。
4稀薄燃烧原理是什么？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1000r/min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来的信息于下次工作时修改指令，因此有一些燃油是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。
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稀薄燃烧的优势:
热效率随空燃比增加而增加 降低CO、HC和NOx的排放 改善发动机部分负荷性能
当今汽车工业面临的两大问题：环境污染加剧和能源使用过 度。这促使人们开发新的发动机技术。
进气道喷射的汽油机稀燃技术
GDI ：Gasoline Direct Injection即缸内直喷汽油机。 优点：具有优良的燃油经济性和降低排放的潜力 国外情况：目前日本的三菱、丰田、本田，美国的福特、通 用，欧洲的AVL、Bosch等世界著名研究机构与生产企业都开 发了比较成熟的GDI机型和产品。 我国：技术还不太成熟，主要依靠国外技术支持来开发自己的 产品，如奇瑞与AVL公司共同开发的2.0升发动机同时具备以下 技术：TCI(废气涡轮增压中冷)、GDI(汽油直喷)、VVT(可变气 门正时)
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一个螺旋进气道和一个直进气道控制涡流比 一个切向进气道和一个中性进气道控制涡流比 大幅降低进气门升程控制涡流比
绕气缸中心线的进气涡流
绕气缸中心线的进气涡流
进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制
喷油正时电子控制
点火正时电子控制 稀薄燃烧λ闭环控制 稀燃极限电子控制 NOx排放的控制策略
扭矩调节 变质调节 变量调节
充量 分层 均质
喷油正时 压缩冲程的晚期 吸气冲程的早期
喷油压力 喷油雾化 油束穿透 高 的 好 差 浅 深
GDI电子控制策略
GDI技术的优点及其存在问题
4.1 GDI的优点 4.2 GDI技术存在的问题
4.2.1 排放问题 4.2.2 积炭 4.2.3 催化器问题 4.2.4 功能问题
GDI还减少了燃烧室壁的传热损失。
汽油机直喷技术的分类
燃油直接喷射DFI（Direct Fuel Injection） 混合气直接喷射DMI(Direct Mixture Injection)
图 1 三菱缸内直喷汽油机
各种燃油供给系统的变迁
图2 汽油机燃油供给系统的变迁
与MPI相比，GDI的燃油供给系统的优点
均质燃烧
在全负荷时，燃油喷射与进气冲程同步进行，燃 油得到完全雾化，使混合气均匀地充满燃烧室并 得到充分燃烧，使发动机动力完全发挥。 在均质燃烧时过量空气系数值是1。燃油的蒸 发又使混合气温度降低，降低了爆震的趋势。 可在获得高动力输出和扭矩值的同时得到较好的 燃油经济性。
分层燃烧
在部分负荷时，直到压缩行程快终了，点火前瞬间时才喷射燃 油。高度雾化油并分布在火花塞周围，而在燃烧室的其他部分 则是纯净的空气。随着油雾的扩散，在最浓的那一层混合气达 到理想空燃比之后立即被点燃，然后火焰向周围传播。 分层燃烧时的过量空气系数值达到4，实现了发动机的稀薄燃 烧。同时在分层燃烧时空气层的温度比较低且起隔热作用，减 少了热量向汽缸壁的传递，从而减少了做功冲程的热量损失提 升了发动机热效率。 分层燃烧技术显著地提高了发动机在中、低负荷时的燃油经济 性。
因进气充量温度较低，所以具有较高的充气效率和抗爆震 特性； 因汽油直接喷入缸内，即使在低温下也具有良好的加速响 应性和优异的瞬态驱动特性。
GDI技术存在的问题
1 排放问题
GDI发动机在中小负荷下未燃HC排放较多。 采用较稀的空燃比后，使NOx生成增加。另外，稀薄 燃烧时由于排气始终处于氧化氛围，使NOx的还原比 较困难。 GDI发动机机的微粒排放在低负荷、过渡工况和冷起 动的情况下要高于传统的进气道喷射汽油机。
三种典型的GDI燃烧系统
GDI燃油供给系统的组成
GDI燃油供给系统的组成
GDI电子控制策略
按工况区分控制模式 扭矩控制策略 喷油正时控制策略 喷油压力控制策略 怠速转速控制策略
GDI电子控制策略
工况 低 高
主要目标 经济性 动力性
空燃比 25~40 14.7左右
节气门 全开 节气
传统的三元催化器同时净化NOx、CO、HC 等3种排 放物的效果只有在理论空燃比下才能实现。 GDI汽油机工作在稀空燃比条件下，其造成的富氧使 传统的三元催化器对NOx的转化率不高，同时废气的 排温较低也不利于三元催化器的起燃，限制了它在 GDI汽油机上的应用。
GDI技术存在的问题
4 功能问题
汽油机稀薄燃烧电子控制
进气道喷射的汽油机稀燃技术 缸内直喷稀薄燃烧（GDI）
Hale Waihona Puke 进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制
喷油正时电子控制 点火正时电子控制 稀薄燃烧λ闭环控制 稀燃极限电子控制 NOx排放的控制策略
汽油机稀薄燃烧电子控制
喷油正时电子控制
在形成分层充气的场合 在形成均质混合气的稀薄燃烧场合
在形成分层充气的场合
在形成均质混合气的稀薄燃烧场合
进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制 喷油正时电子控制
点火正时电子控制
稀薄燃烧λ闭环控制 稀燃极限电子控制 NOx排放的控制策略
点火正时电子控制
稀薄燃烧λ闭环控制的实施
片式宽带氧传感器
Application - Gasoline engines - Continuous =1 control - Warm up control - Lean burn control - Gasoline Direct Injection (GDI) - Stationary engines - Incinerator applications - Lambda measuring equipment Advantages - Measuring range =0,7 ... (air) - Fast light-off (~15 s) - Super fast light-off available (<10 s) - Rapid dynamic control - Possible cylinder selective registration Bosch(公司) LSU 4线性（片式宽带）氧传感器
随着λ的增大，点火提前角应增大。
进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制 喷油正时电子控制 点火正时电子控制
稀薄燃烧λ闭环控制
稀燃极限电子控制 NOx排放的控制策略
稀薄燃烧λ闭环控制
稀薄燃烧λ闭环控制目标的确定 稀薄燃烧λ闭环控制的实施 稀薄燃烧λ切换控制策略
稀薄燃烧λ闭环控制目标的确定
实现稀薄燃烧须解决的问题 点燃困难 燃烧不稳定 三效催化转化器的NOx 稀薄燃烧电子控制的项目 进气涡流比 喷油正时 点火正时 过量空气系数
进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制 滚筒分层
绕气缸中心线的进气涡流
进气涡流比电子控制
绕气缸中心线的进气涡流
GDI发动机NOx排放的控制策略
EGR NOx贮存－还原催化转化器 非热能等离子体技术 NOX捕集器 SCR技术
GDI的优点
通过以上的介绍，我们可以总结出GDI技术的许多优点： 可以实现分层稀燃，使压缩比提高至12—14； 部分负荷时采用像柴油机那样的质调节(无节气门的节流 损失)，可大幅度提高指示效率，达到节能15%—20％的 目标，即达到柴油机的燃油经济性水平； 循环热量的利用更合理(因混合气可同时被燃烧室壁和活 塞加热，使这一部分循环热量被利用而不是传给冷却 水)，热损失小，故热效率较高；
稀薄燃烧λ切换控制策略
进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制 喷油正时电子控制 点火正时电子控制 稀薄燃烧λ闭环控制
稀燃极限电子控制
NOx排放的控制策略
稀燃极限电子控制
利用脉冲盘感应传感器检测曲轴角速度 在一个有代表性的汽缸内设一个燃烧压力传 感器
稀燃极限电子控制
MPI 燃油直接喷入进气道，蒸发不 完全，实际喷油量远大于按化 学当量比计算得到的喷油量 。 燃油经济性差 在发动机开始起动的4——10个 循环中还会出现失火或部分燃 烧的现象，HC排放显著增加
GDI 避免了进气道湿壁现象的问 题，为燃油的精确计量提供了 方便，燃油经济性好。
降低了冷起动过程中HC的排放 量，提高了发动机的瞬态响应 速度，在第2个工作循环就能正 常运转起来 通过调整缸内空燃比的变化来 达到发动机的工况要求，避免 了低负荷时的损失，动力性随 之得以改善。
稀薄燃烧及控制
稀薄燃烧：
传统汽油机(指普通电喷汽油机)为了正常点火并使三元催化转换器能发 挥出最大效率,将空燃比控制在14.7(即理论空燃比)左右,然而理论上完 全燃烧是不可能真正实现的。只有在提供过量空气的情况下,才可能使 燃料与空气充分混合,使进入燃烧室的燃料充分燃烧,大大地减少尾气排 放中的ＣＯ和ＨＣ含量。当空气对充量的稀释率达到50%时，可节油 12% ; 这种在汽油机燃烧室内充入过量空气,使空燃比达到20以上的燃烧,称为 稀薄燃烧。
负荷的变化依靠节气门的调 节，热动力损失很大，使发动 机在低负荷时的热效率显著降 低 ，动力性也降低了。
图3 不同的燃烧系统之间经济性和动力性的比较
现代GDI的特点
电子油门 喷油正时 喷油器 电子控制技术
GDI发动机的工作原理
部分负荷时，压缩冲程喷油，采用稀薄燃烧系 统 高负荷时，进气行程喷油，采用均质混合气燃 烧系统
进气道喷射的汽油机稀燃技术
进气涡流比电子控制 喷油正时电子控制 点火正时电子控制 稀薄燃烧λ闭环控制 稀燃极限电子控制