1樓：七号-宋
合理的燃燒過程必須有4個重要要素：1. 空氣含量正確；2.
燃油含量正確；3. 在密封容器中混合；4）混合氣必須在合適的時刻受到足夠量的熱衝擊以發生燃燒。而這裡所說的「正確」，其實指的就是空燃比。
我們知道燃燒速度越快，燃燒壓力也就會越高，從而發動機的輸出功率就越大。研究發現燃燒速度最大時的空燃比在12~13左右，此時產生的轉矩最大，發動機的功力效能最好。
陰影部分就是輸出功率最佳的時刻。
這個標誌性的比例我們將它稱為功率空燃比。而當空燃比為15~16時，由於混合氣較稀，雖然燃燒速率較慢，但利於燃油完全燃燒，並可降低發動機油耗，此時發動機經濟性最好，同理我們又稱它為經濟空燃比。
這裡習慣將完整比例寫出來，比如此研究中的12.6:1和12.6是同一意思。紅色是功率空燃比，黃色是經濟空燃比，而在高低空燃比之間還有乙個理論空燃比（14.7）。
雖然我們知道經濟空燃比的大致範圍，但想控制它並不簡單，由於燃油對汽缸的冷卻效果不佳，高於這個比例後，我們就需要對發動機進行一系列的調控，也因此引出了稀薄燃燒發動機的出現。
2023年日本三菱汽在當時的4G93 1.8L發動機改進型上率先引入了現代電控缸內燃油噴射系統，後又經多次改良陸續推出了6G74及4G15等一系列缸內直噴機型，此後這項技術開始嶄露頭角。
稀薄燃燒技術的最大特點就是燃燒效率高，經濟、環保，因為在稀薄燃燒的條件下，由於混合氣點火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就更不容易發生，因此可以採用較高的壓縮比設計提高熱能轉換效率，再加上汽油能在過量的空氣裡充分燃燒，所以在這些條件的支援下能榨取每滴汽油的所有能量。通常這類發動機大的空燃比可以達到25以上，甚至高達65。
從上圖可以看出，在低壓縮比時動力表現欠佳，但高空燃比又對提高經濟性有幫助。為了兼顧經濟性和動力表現，所以我們的做法是先獲得高空燃比，然後再提高壓縮比以彌補動力不夠的問題，這是最慣用的思路。
比較典型的此類發動機為三菱缸內噴注汽油機(GDI)，空燃比可達40；本田的i-VTEC I型直噴汽油發動機，其空燃比可達65。而放在近幾年，稀薄燃燒已經成為熱點詞之一了，比如此前馬自達的SPCCI技術，就是屬於稀薄燃燒技術，而這項技術必定會成為未來汽油機主要發展方向之一。
有研究稱，汽車在怠速時，由於轉速低活塞對混合氣吸入不足，空燃比較低。這種情況下燃油和空氣發生氧化反應後會有剩餘，燃油還會繼續同燃燒產生的二氧化碳進一步發生反應產生一氧化碳，而這就是「怠速一氧化碳中毒」的產生機理。通常來說當空燃比小於16時，隨著空燃比的降低，CO的濃度會急劇增加。
從上圖我們也能看到其實不僅是一氧化碳（CO），它還會直接影響碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx ）的生成。碳氫化合物的排放趨勢和一氧化碳相當，只是速率不會特別大的改變。但是氮氧化物則屬於另類，過高或者過低都不好當空燃比為15.
5左右時燃燒效率最高，氮氧化物生成量達到最大，混合氣空燃比高於或低於此值，它的生成量都會減小。
二氧化碳（CO2）是燃燒的必然產物，空燃比越接近理論空燃比14.7，燃燒越完全，CO2的值也就越高。
發動機空燃比調控真的挺不容易，比如我們希望發動機達到完全燃燒，但氮氧化物的生成量就會很高，相反的，發動機不完全燃燒時，一氧化碳和碳氫化合物的生成量就會增多。
更讓人難辦的是，汽車在實際行駛中發動機經常會處於非穩態的過渡工況，如冷啟動、加減速等工況。通常來說，冷啟動時為保證冷啟動順利，要減小空燃比；暖機階段則要求高空燃比，直到發動機達到正常溫度，以正常混合氣穩定運轉；加減速時，加減速瞬間要適當降低空燃比，以獲得良好的加減速過渡性。總之就是，不同工況下我們需要調控出不同的空燃比，以獲得最佳的發動機狀態。
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