汽车发动机中的空燃比与过量空气系数

1.空燃比与过量空气系数的概念

汽油机正常燃烧必须使汽油和空气形成可燃混合气。可燃混合气是按照一定比例混合的汽油与空气的混合物。可燃混合气中燃料含量的多少称为可燃混合气浓度。

可燃混合气浓度通常用空燃比或过量空气系数来表示。

空燃比是指每工作循环充入气缸的空气量与燃油量的质量比（A/F）。理论上，1kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气，故空燃比A/F=14.7的可燃混合气为标准混合气；A/F＞14.7的可燃混合气称为稀混合气；A/F＜14.7的混合气为浓混合气。

过量空气系数是指燃烧1kg燃料实际供给空气质量与理论上完全燃烧所需的理论空气量的质量比，一般用α表示。α=1时的可燃混合气为理论混合气，α＜1时的可燃混合气为浓混合气，α＞1时的可燃混合气为稀混合气。

2.可燃混合气浓度对发动机性能的影响

可燃混合气浓度对发动机的燃烧过程以及其动力性和经济性都有很大的影响。

（1）理论混合气（α=1） 它是理论上推算的完全燃烧的混合气浓度。但由于时间和空间条件的限制，汽油不能及时与空气绝对均匀地混合，实际上不可能完全燃烧。

（2）稀混合气（α＞1） 稀混合气可以保证所有的汽油分子获得足够的空气实现完全燃烧，因而经济性最好。α值为1.05～1.15的稀混合气称为经济混合气。如果混合气过稀，因空气量增多，燃烧速度变慢，热量损失过大，会导致汽油机过热、加速性能变差等，造成经济性和动力性都下降。

（3）浓混合气（α＜1） 浓混合气中汽油含量较多，汽油分子密集，燃烧时速度快、压力大、发动机输出功率高。α值为0.85～0.95范围内的浓混合气燃烧速度最快，发出功率最大，称为功率混合气。由于空气量不够，浓混合气燃烧不完全产生大量CO，导致发动机排气冒黑烟、放炮、燃烧室积炭、功率下降、耗油率显著增大，造成排放性能和经济性能都降低。(www.xing528.com)

（4）燃烧极限 可燃混合气过浓或过稀到一定程度，即α＜0.4或α＞1.4时，火焰将在燃烧室内无法传播，导致发动机熄火，称为混合气的燃烧极限。但采用稀薄燃烧控制技术α可达2.5以上。

图4-2 可燃混合气浓度对汽油机性能的影响

（汽油机转速不变，节气门全开） 1—汽油机燃油消耗率ge的相对值 2—汽油机功率Pe的相对值

（5）可燃混合气对汽油机性能影响 图4-2所示为发动机转速一定和节气门全开的条件下，改变α值的大小，测绘出汽油机功率P_e和油耗率g_e的相对值与过量空气系数α的关系曲线。从图中可以看出：

1）可燃混合气过稀和过浓，动力性和经济性能都不理想。

2）可燃混合气浓度在α=0.88～1.11范围内最有利，可以获得较好的动力性或者经济性。

3）功率点和经济点不对应，动力性和经济性也存在矛盾，不能同时获得最好的动力性和经济性，只能获得相对较好的动力性和经济性。