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轉貼自一般區討論，auto-online編輯----Vicent開講...
14.7是理論上的空燃比，是化學公式計算出來的，但實際上噴入汽缸中的燃油不可能完全汽化，燃燒室中的燃氣也不可能完全燃燒，所以實測最高效能空燃比約在13左右，因引擎不同而異。因為牽扯到HC和CO污染、排溫、油耗、轉速、節氣門角度、汽缸形式、點火、正時...等問題。
其實稀薄燃燒空燃比會大於14.7，HONDA i-VTEC引擎為何省油，就是利用稀薄燃燒技術。以前的引擎多半是鑄鐵、SOHC單凸輪軸、單缸雙氣門設計，火星塞還是斜裝側邊的，點火位置不在中央，進排氣效能也不是很優，燃燒效率並不是很好，不能承受高變化的空燃比，需要控制在14.7或再濃一些比較容易燃燒，馬力也比較好，引擎溫度也不會太高（鑄鐵引擎雖然耐用卻不利於散熱，所以常使用小缸徑、長衝程設計避免活塞散熱不良）。基本上這類引擎稀薄燃燒很危險的，畢竟燃油具有汽化吸熱的功效，能降低排溫，在高節氣門角度時（大油門）及高轉速下，原廠都會設計成濃油燃燒，甚至會大於空燃比11，尾管噴黑煙是正常的（總比噴藍、白煙好）。
但好死不死，這些引擎多半都是搭配化油器，那是一種空燃比控制較不精確的玩意，引擎供油要考慮怠速、開冷氣、開大燈、第二風扇運轉等增加運轉負荷時機，還有加速超車、定速巡航、收油減速、高中低各種轉速對應等等複雜的問題，調不好輕則引擎抖動、熄火、沒力，重則燒壞墊片、縮缸。機械、白努力原理的化油器如何對應這麼多複雜的問題。更嚴重的是「高山症」及進氣溫度。室外氣壓高、溫度低，含氧量就大，引擎馬力就好。反之在潮濕、高溫、高海拔低氣壓等條件下含氧量低，引擎相對沒力，畢竟化油器只能對應空氣容積，它缺乏電子噴射引擎的「含氧感知器」，老車上高山沒力是老一輩駕駛都明白的「定律」，什麼拆空氣濾芯、套絲襪等招數都來了。14.7是絕對正確的空燃比嗎？當然不！
而現在的引擎空燃比調整就犀利多了，缸內直噴引擎稀薄燃燒可
以高達1：20！WHY？因為特殊的弧形活塞面設計，可以讓進氣產
生渦流，在活塞上行程接近頂點時注入高壓燃油，可在火星塞附
近形成一團燃油霧狀雲，「局部」空燃比絕對夠高可以燃燒，省
油功效非一般多點噴射引擎能及。但此技術也有罩門，高壓汽油
泵及霧化噴嘴成本高，如此誇張的稀薄燃燒也會使CO污染遽增，
必須使用價格昂貴的CO附著型觸媒轉化器，如此一來缸內直噴技
術原本想使用在經濟型小車成本將遽增。此外，高壓噴出的燃油
部分是在液體微粒狀態下燃燒，會產生碳粒，和柴油車一樣會噴
黑煙！嘿嘿，在環保法規限制下，缸內直噴技術還需要再次突破
。接著談談一般的噴射引擎。
一般引擎的燃燒效率可依照效能、HC污染、CO污染製作成表格，這是用儀器測試出來的，但此效能只是對應引擎一般中低轉速而已，如果要搾出最大動力就必須使用可程式引擎電腦、架空燃比器、上馬力測試機設定。一般引擎在高轉速運作下，空燃比11～12.5左右會有比較好的動力表現（到底是多少最好沒有絕對值，因引擎材質、設計、測試環境、汽油種類不同都會改變），為何不是一般轉速時的13？也不是理論值14.7？因為高轉速、大節氣門角度下引擎溫度絕對很高，靠水套、機油散熱是不夠的，汽油在此將發揮「恆溫」的功效，讓排氣溫度穩定，所以進入引擎室中的部分汽油並沒有發揮燃燒功用，而是幫助散熱，此時當然耗油囉。那改可程式引擎電腦能省油的說法不都是騙人？因為高轉速下要求取動力，供油濃度本來就比14.7的理論值更濃，電腦調成「尬掐」模式下如何省油？
其實許多人可能不瞭解：原廠設定中、高轉速高負荷狀況下，供油濃度會達到空燃比11～10的境界！為何這麼濃？因為我們開的車都是市售版而非競技版，沒有賽車用的大型水箱、大型風扇、低溫水龜、水箱集風罩、機油冷卻、高效能水泵、高壓水箱蓋、鍛造活塞、液體鈉冷卻氣門、WPC處理、特殊鑄造技術...，市售車散熱效能僅考慮到中轉速以下常態使用範圍，成本才會低，高轉速都被視為「突髮狀況」應變使用，散熱必須靠濃油氣才能平衡，反正一般駕駛人罕見使用5000rpm定速巡航者，不但耗油、引擎短命、駕駛人也會耳鳴！
所以使用可程式電腦「理論」上可以達到省油功效，但實際上...
除非您的右腳很安分，不然在車車比較會跑之後，通常都是在路
上到處飆來飆去，安分、不疾不徐開車者會去改可程式引擎電腦
？所以說：會省油是在「特定」條件下，非絕對！
一般來講：高轉速下排氣溫度要比一般狀態略高才有好的動力效
能，因為燃油氣在高溫下汽化更完全、燃燒迅速、爆發力強，所以在引擎可以承受的範圍內，賽車手都儘量將排溫提高求取動力，不過很傷引擎，引擎體質好壞由此可以看出，一般市售車為了降低成本也避免設計競技取向引擎，只有標榜「性能」取向的特殊份子會下功夫去紮根。但排氣溫度過高為何會減損馬力？其一是大家都知道的爆震，光是積碳問題就容易產生爆震，爆震就是壓縮行程中接近上死點，因引擎室溫度過高，燃油氣在非火星塞點火區域自行燃燒，產生另一股爆炸，這將和火星塞點火所產生的爆發渦流相撞，在燃燒室產生亂流降低動力，嚴重還會傷及引擎機件。
排溫過高的影響還有汽缸壓力問題。引擎考量設計結構、熱脹冷縮問題，所以活塞及汽缸在常溫下都不是真圓，氣密程度並非最佳狀態，一旦到達工作溫度後氣密性才會是最佳狀態，想當然，溫度過高後氣密性又開始下降。那...排溫多少才有最佳效能？恐怕又是要上馬力測試機才能分曉。
供油濃除了耗油還有什麼缺點？答案是HC污染。未燃燒完全的汽
油會污染空氣，三元轉化觸媒能解決此問題，但總有個限度，不
可能完全處理乾淨，而且未達工作溫度前觸媒是不起作用的，所
以大排氣量的車子因污染較嚴重，所以常見到快熱式觸媒、大型
雙觸媒、雙含氧感知器、排氣管二次進氣系統...，BENZ的兩近一
出單缸三氣門設計也是為了迅速提高排溫。可見得排污控制是引
擎設計一大課題，性能絕非唯一，其它還有油耗、重心、體積、
成本、剛性、維修、震動、噪音、重量、扭力分配...。
那...，稀薄燃燒是用在什麼時候？答案當然是：省油的時候！絕
對不是高轉速及高節氣門角度（高負荷）的時候，如果您還問為
什麼，那就要請您將前面的文章再看一遍。稀薄燃燒的優點就是
省油，缺點呢？相當多！包括燃油氣不容易燃燒，影響汽缸的爆
發效率、扭力差、引擎室溫度高、高溫會造成燃油氣中未參與氧
化的氧氣與空氣中含量最多的氮氣結合產生NOx，此乃製造酸雨的
元兇，一般的三元轉化觸媒雖然可以處理NOx、HC、CO，但仍有效能極限以及三種污染物質「均衡」限制，如果瞬間要處理過多的NOx當然要增加觸媒的面積和長度，並增加NOx吸附型觸媒。
一般國產市售車的觸媒原廠售價就要兩萬之譜，如果增加體積和昂貴的特殊觸媒，整支排氣管的售價恐怕會增加到六萬以上！外加重量高、體積大、排氣阻力大造成中高轉速動力差、需要的吊環多、日後保修成本高。高溫也考驗著引擎的耐用度及散熱性，而且在引擎低負荷下就讓排溫上升，那駕駛者瞬間加速超車，豈不是「慢也高溫、快也高溫」，引擎終無喘息、降溫的機會。幸好近來鋁合金引擎技術發達，散熱快、剛性也有改善，所以一堆引擎紛紛採用低負荷稀薄燃燒，省油性確實理想，但如何克服污染問題？
答案關鍵在於EGR系統！這是一個廢氣再利用設計，將排氣管中燃
燒過的部分廢氣導入燃燒室中與「新鮮」的燃油氣混合一起燃燒
，這聽起來似乎唐突，燃燒過的廢氣這麼熱、這麼髒，為何還要
再利用？主因就是：燃燒過的廢氣含氧量低。之前說過稀薄燃燒
會有NOx的產生就是因為燃油氣中氧過多（氮氣過多？？不論空燃
比如何，氮氣都是「過多」的）、汽油過少、溫度過高，如果能
降低燃油氣中的氧含量就能控制NOx的污染，所以低含氧量的廢氣
就是「法寶」。
許多1.8以上的車型都有EGR閥門，以前都是用機械控制，現在先
進設計都是用電子控制，能精確控制混合比例，畢竟混入過多的
廢氣讓含氧量過低，反而會減少爆發力、增加CO污染。HONDA 新
一代i-VTEC引擎厲害之處，除了原先氣門的揚程、開啟時間可以
隨轉速兩段調整外，現在又多了進排氣氣門正時可無段微調、單
缸四支氣門可隨轉速調整成兩支作動或四支作動，兼顧引擎低轉
速慣性阻力及高轉速運作效能。此外，i-VTEC無EGR管線、閥門，
它利用凸輪軸控制進氣氣門在「排氣行程」活塞到達上死點前提
早開啟（就是排氣氣門與進氣氣門有段時間是同時開啟），燃燒
室部分廢氣將回流到進氣岐管內與燃油氣混合，因為稀薄燃燒時
都是用在低轉速、低節氣門角度下，進氣岐管真空值高，很容易
將廢氣回抽到進氣岐管內，如果是中低轉速、高節氣門角度時，
i-VTEC也有它的氣門相位控制方法，加上進氣岐管真空值不高，
，廢氣不會回流到進氣岐管內。
看來i-VTEC真的很棒！其實也沒這麼偉大，因為這種EGR效果只要
是能控制進氣氣門正時的機構都能辦到（如NISSAN、TOYOTA、
MITSUBISHI、YAMAHA、BENZ、BMW...等許多引擎都有此機構），
不過效能就沒有可變揚程、開啟時間的i-VTEC這麼犀利。不過
TOYOTA也發展出了「VVTL-i」可變氣門相位系統，與i-VTEC的實
力相當接近，鹿死誰手，等一段時間兩種引擎泛用車型多了之後
將可揭曉。
稀薄燃燒的點火問題如何解決？以前的點火系統多半是機械設計
分電盤配合二極體做電流放大，各缸點火分配有純機械、光電感
應、霍爾效應，點火正時調整也是機械為主，精確度比較差，轉
速越高精準度越不理想。但新一代的引擎都是電子點火，由許多
感應器監控，計算都交由電腦負責，點火時間、正時控制都非機
械結構，精確度高，尤其是高轉速時效果更驚人，加上許多先進
引擎都是單缸獨立高壓點火線圈，效能更是比老一代單高壓線圈
設計高出許多，火星塞的材質、壽命、火花強度都非常優異，就
算是1：16稀薄燃燒也不會「點不著」。
相對的，以往改裝界流行的矽導線、高效能火星塞、無電阻火星
塞，在新一代的引擎就顯得無用武之地，許多引擎都沒有矽導線
，原廠火星塞效能就很好了，只換火星塞通常也沒啥感覺，除非
您的進排氣、引擎有改裝才可能有效果。新一代引擎要發揮最佳
動力效能，除了增壓系統外，引擎電腦也是不可缺乏的，其調整
機制不外乎供油和點火正時，配合引擎周邊系統小改後將可提升
一成以上的馬力。如前所述，車廠對於引擎調校不僅僅考慮單一
性能、馬力而已，而且這「一成」的水準遠不如渦輪增壓動輒提
升四成那麼令人振奮，光是大環境溫度、氣壓變化對性能往往就
有5％以上的變化！
那古早的引擎換矽導線、火星塞、高效能高壓線圈有沒有效？真
的有效！尤其是火星塞側邊斜置的設計更為有效。這部份詳細內
容之後再談。
爆震是個傷腦筋的問題，供油過稀、壓縮比過高、汽油品質不佳
、引擎積碳、點火正時過早都是主因，點火正時延遲是個好方法
，但終究不如增加供油來的實際。帶續...
爆震除了燃燒室過熱產生燃油氣未經火星塞點火就自燃外，點火正時過於提前也會讓爆發力衰退。首先要說明：點火最佳時機絕非壓縮行程中活塞到達上死點之際，因為燃燒需要時間，最好是在上死點位置燃油氣正好燃燒完畢，所以點火正時需要提前，但要提前多久，與轉速、燃燒室體積和形狀及點火位置、點火效能有關。
高效能火星塞理論上能提升點火速度，但新一代引擎罕見機械式點火正時控制，而以往的機械設計正時提前不可太早以免爆震，點火正時提前角度不足最多只是少點馬力而不會傷引擎，所以車廠對機械式調整設定偏向保守，老一代鑄鐵引擎供油也比較濃，而且機械式設計多半沒有爆震感應機制，唯有提升點火效能讓燃燒室的油氣快一點燃燒完畢，強力火花當然有效。唯增進馬力幅度有限，但絕對感覺得出來，最起碼價格便宜！如果配合小改進排氣系統，動力提升將更明確，比起新一代引擎更有「小幅改裝」樂趣，但是高轉速性能通常是「普普」！
轉速越高，活塞速度越快，點火正時角度需要更提前，這是基本概念。點火正時提前對馬力提昇的重要性必須配合供油濃度，這是可程式電腦調校的精髓，兩者必須相輔相成，所以只能調整供油、不能調點火正時的引擎電腦不算是高檔貨！點火正時提前，馬力可以向上提昇，但過頭了馬力會突然下降，這表示活塞還未到達上死點前燃油氣就已經全部點燃開始膨脹，當然會產生反作用力影響活塞速度、降低扭力。
而許多人認為「產生爆震需要將點火正時延後」，這往往會失去調整出最大馬力的契機。有經驗的師傅會將供油調濃降低排溫來抑制爆震，接著將正時繼續提前，直到馬力驟降為止，這需要空燃比機、馬力測試機、排溫計、可程式電腦等搭配才容易調整。許多店家使用一樣的可程式電腦，但始終調不出好馬力，都是不得要領。不過點火正時調的太「極限」之下，外在因素改變都會有敏感的變化，如氣候潮濕、氣壓下降、溫度上升、汽油品質變差、積碳嚴重...，一旦汽缸內燃燒速度稍有改變，就可能減損馬力，這時就要靠爆震感知器來控制正時延後抑制爆震。車廠不將點火正時過於提前也是這原因，因為爆震感知器畢竟是「預備用」而非「經常使用」。如果是賽車，也需要依照出賽當天氣候及車況加以修正。
就這麼多了！簡單的空燃比，竟然可以牽扯到許多的旁枝末節，因此別小看引擎電腦調校，在此都是紙上談兵，實際狀況還有更多的學問。引擎電腦調不好，別說馬力差、耗油多、污染重，連怠速、收油時引擎都會產生不適的抖動。（Vincent）
終於結束了！
補充
為什麼要發展稀薄燃燒引擎？
應該是有一個半理由，一個是環保，因應全球暖化訴求
降低二氧化碳排放的趨勢，因此必須提昇引擎熱效率.....
另外半個理由是經濟，省油，但是不太具說服力......
.
引擎什麼時候熱效率最低？
答案是低負荷或所謂的怠速狀態的時候，這個時候引擎
持續吃油，但是卻沒有多少(或完全沒有)動力輸出，所以
這部分是提昇引擎平均熱效率要優先考慮的地方。
來自163.29.179.xxx
主題: Re : 請問空燃比問題
張貼日期: 2002-12-13 09
作者: tunyiin ( ty1328 )
每個開車人都體驗過「引擎煞車」。
引擎煞車靠的不是摩擦力！
當油門(節氣閥)關閉，引擎進氣被阻斷，只有些微怠速進氣，
此時進氣之汽缸的活塞抽拉時，汽缸內的平均氣壓可能不到
10%大氣壓力，也就是說移動活塞需要對抗90%的大氣壓力。
大氣壓力有多大呢？
一大氣壓力大約是每平方公分上有一公斤的力量。
如果活塞的截面積為50平方公分，那麼拉動活塞就要有
平均45公斤的拉力。
功等於力乘以位移，再考慮怠速轉速，怠速時需要消耗的能量
真是可觀。
減少能量消耗的辦法之一就是多進一些空氣，減少抽拉活塞需
要的能量，而可能的話，還要減少油量，這就需要稀薄燃燒技術了....
