汽车发动机检修：空燃比及可燃混合气概述

1.可燃混合气表示方法

汽油在缸外喷散成雾状，按一定的比例与空气均匀混合，能够进入气缸燃烧，这种按一定比例混合的汽油和空气的混合物，称为可燃混合气。可燃混合气中燃油含量的多少称为可燃混合气浓度。可燃混合气通常用过量空气系数和空燃比表示。

（1）过量空气系数

燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作φa，即

φa=1的可燃混合气称为理论混合气；φa＜1的可燃混合气称为浓混合气；φa＞1的可燃混合气称为稀混合气。

（2）空燃比

可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，记作σ，即

按照化学反应方程式的当量关系，可求出1kg汽油完全燃烧所需空气质量即化学计量空气质量约为14.7kg。显然，σ=14.7的可燃混合气为理论混合气；σ＜14.7的为浓混合气，σ＞14.7的为稀混合气。空燃比σ=14.7称为理论空燃比或化学计量空燃比。空燃比表示可燃混合气多为欧美国家采用。日本多采用燃空比，空燃比的倒数称为燃空比。

2.可燃混合气的形成

可燃混合气形成的影响因素有缸内气体流动、燃油的雾化质量、燃烧室形状。

（1）缸内气体的流动

①进气涡流：在进气过程中形成的绕气缸中心线有组织的定向气流运动

②挤压涡流：在压缩行程的后期，活塞顶表面和气缸盖靠近时所产生的径向或横向气流运动，简称挤流。

③湍流：在气缸中形成的无规则的气流运动称为湍流。

（2）可燃混合气的形成方法

①空间雾化混合：可燃混合气是在燃烧室空间形成的。

要求：燃油必须喷射到燃烧室空间并与燃烧室形状相适应。

船用大、中型柴油机：主要依赖于燃油的喷雾（又称为油雾法），而较少依赖空气运动。

中小型高速柴油机：主要依赖于空气涡动（又称为涡动法），而较少依赖燃油喷雾。

②油膜蒸发混合：把大部分燃油（约占95%循环喷油量）喷到燃烧室表面形成薄油膜。在燃烧室中强烈的空气涡流下，油膜逐层蒸发并与空气混合成可燃混合气。

两种可燃混合气形成方式的特点比较如表3-2所示。

表3-2　两种可燃混合气形成方式的特点比较

（3）燃烧室(www.xing528.com)

汽油机燃烧室常见的有半球形、楔形、盆形三种形式，如图3-39所示。

图3-39　汽油机燃烧室形式

①半球形燃烧室

半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室在结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。

②楔形燃烧室

楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。

③盆形燃烧室

盆形燃烧室的气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。

3.各种工况对混合气浓度的要求

（1）怠速

怠速时发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧释放的功，只用以克服发动机内部的阻力。怠速时发动机的转速为800～900r/min，此时需要少而浓的混合气，φa=0.6～0.8。

（2）小负荷

小负荷是指发动机匀速、空载、速度不超过90km/h，此时需要少而浓的混合气，φa=0.7～0.9。

（3）中等负荷

中等负荷是指缓加速、中大载重行驶、较高的行驶车速（90～110km/h），随着节气门的开大，混合气由浓变稀：φa=0.9～1.1（主要是大于1）。

（4）大负荷

大负荷是指超重载荷行驶、行驶速度在110～120km/h，此时使用的是功率混合气，φa=0.85～0.95。

（5）冷启动

通过水温传感器检测发动机温度，电脑ECU控制喷油嘴，延长喷油时间，实现冷启动加浓要求。此时是极浓混合气，φa=0.2～0.6。

（6）加速工况

加速工况是指急加速、超车、加速踏板猛踩到底，此时强制多供油，额外增加供油量。