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為了達成節省能源的目標，科學家將空氣與燃油的比例大幅下降，發展出不同於傳統的歧管直噴技術，這便是稀薄燃燒技術。
稀薄燃燒技術的原理
|  | | | | 使用稀薄燃燒技術的引擎，噴油嘴的位置不再位於進氣歧管當中，而是置於氣缸內，將燃油直接噴注於燃燒室。 |
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使用稀薄燃燒的引擎，在進氣行程中並不進行供油，而是在壓縮行程後段才進行供油，利用高壓的供油泵以及特殊的噴油嘴設計，將油氣有效地集中在火星塞附近，讓燃油一口氣地點燒，達成最佳的燃燒效果，而空氣與燃油的比例，最多可以降低至40:1以下，大幅降低了引擎運轉的油耗。而為了讓燃油能夠精確地集由在火星塞的附近，使用稀薄燃燒技術的引擎，便需要導入缸內燃油直噴技術，以在壓縮行程進行供油，並配合特殊的活塞造型，以達成油氣導引的目的。
然而，使用稀薄燃燒的技術，雖然能在燃油使用上有大幅度的節省，但是在需要大動力輸出的狀況之下，則並無法有效的滿足。同時大量的燃油集由在火星塞附近點燃，將造成局部溫度過高，使得同樣導入汽缸內的氮氣與氧氣發生作用，產生過多的氮氧化物，造成污染。
而這些問題，在經過多年的研發之後，透過更精密的控制以及最新的觸媒科技，均獲得了有效的解決，亦讓Lexus決定將缸內燃油直噴技術導入在3GR-FSE引擎之上，推出第1款商品化的缸內直噴引擎產品。
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