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我們常說的混合氣的稀與濃是怎么回事?

來源:搜狐網 編輯:張丹丹 發布時間:2017-04-25
本文摘要:汽車發動機究竟需要什么樣的混合氣?
  我們的汽車在日常使用中有時會出現加不上油、發動機回火、放炮等現象,有時又會出現排氣管冒黑煙、油耗突然升高的現象,這是因為你的車混合氣過稀(或過濃)了。那么這個混合氣的稀與濃是什么意思呢?今天就來給大家解析:汽車發動機究竟需要什么樣的混合氣?

  汽車發動機混合氣的形成方式
  大家都知道,發動機工作時是需要燃油的。燃油又分為汽油和柴油,絕大部分的轎車使用汽油作為燃料,所以今天我們只討論汽油機。
  汽車發動機是依靠汽油在發動機氣缸內燃燒,然后膨脹做功,推動活塞下行,進而推動曲軸轉動,向外輸出動力。所以,發動機產生動力的根源就在于汽油的燃燒,汽油燃燒的好壞直接決定發動機的動力水平。大家都知道汽油的燃燒使需要氧氣的,氧氣從何而來?從空氣中獲得。所以,將空氣和汽油按照一定的比例和方式引進發動機,是保證汽油完全燃燒的關鍵,這就是發動機空燃比和混合氣形成方式。
  汽油機混合氣的形成有三種方式,分別是化油器式、多點電噴式和缸內直噴式。化油器式在汽車上已經淘汰,只有部分低端的摩托車上還在使用,今天我們不再討論。
  在多點電噴式燃油噴射系統中,空氣經空氣濾清器凈化后,經由節氣門進入進氣岐管,在進氣岐管中與噴油器噴入的汽油混合,然后經進氣門進入發動機氣缸,再經過壓縮、點火做功、最后經燃燒后的廢氣經排氣門排出發動機,由此完成一個工作循環。
  而在缸內直噴燃油噴射系統中,空氣不是在進氣岐管中與汽油混合,而是在氣缸中與汽油混合,其它的過程與多點電噴相同。這種混合氣形成方式,可以實現稀薄燃燒和分層燃燒,可以更好的降低油耗。在節能減排的大環境下,缸內直噴是未來發動機的發展方向。
  那么空氣和汽油以什么樣的比例混合最合適呢?這就涉及到混合氣的空燃比(或過量空氣系數)的概念了。
  什么是空燃比?
  空燃比A/F(A:air-空氣,F:fuel-燃料)表示空氣和燃料的混合比。空燃比是發動機運轉時的一個重要參數,它對尾氣排放、發動機的動力性和經濟性都有很大的影響。空氣—燃油理論上理想的質量比為14.7:1,稱作理論空燃比。燃油完全燃燒的質量關系為14.7kg空氣比1kg燃油,與此對應的容積比為9500L空氣比1L燃油。
  理論上使燃油完全燃燒,所需的空氣量等于理論空氣量。實際上,供給的空氣量總是大于或小于理論空氣量。為了評定發動機工作過程中所用空氣數量的多寡,常引入過量空氣系數的概念。
  發動機工作過程中,燃燒1kg燃油實際供給的空氣量L與理論空氣量LO之比,稱為過量空氣系數。
  在理論上空氣和汽油可以任意比例的混合,但是只有混合氣濃度在一定范圍內才適應發動機的工作要求。在發動機不同的工況下,分別有正常混合氣、濃混合氣、稀混合氣等,以下分別介紹。
  正常混合氣
  為保證發動機穩定可靠地工作,有利的混合氣成分一般在0.85~1. 2范圍內。
  濃混合氣
  過量空氣系數在0.85~0.95時,火焰傳播速度最大,此時燃燒速度最快,可在短時間內使氣缸壓力和溫度達到最大值,散熱損失小,做功最多。
  由于此時供給的燃料量比完全燃燒時所需的燃料稍多,在空氣量一定的情況下,提高了對氧的利用程度,使燃燒產物的分子數增多,燃氣壓力提高,因此,發動機發出最大功率。稱這種混合氣為最大功率混合氣。
  當過量空氣系數小于0.85時,稱為過濃混合氣。此時,由于火焰傳播速度降低,功率減少;由于缺氧,燃燒不完全,熱效率降低,耗油率增加。發動機怠速或低負荷運轉時,節氣門開度小,進入氣缸的新鮮混合氣量少,殘余廢氣相對較多,可能引起斷火現象。
  如果在發動機在中等負荷下,也供給過濃混合氣,由于火焰傳播速度低,燃燒速度減慢,混合氣在大容積下燃燒,發動機易過熱,排氣溫度增高。高溫廢氣中未完全燃燒的成分在排氣管口與空氣相遇,劇烈氧化,形成排氣管放炮現象。
  當過量空氣系數=0.4~0. 5時,由于嚴重缺氧,火焰 不能傳播,混合氣不能燃燒。有些發動機所謂的錕斤拷淹缸錕斤拷就是這種情況。
  稀混合氣
  當過量空氣系數=1.05~1.15時,火焰傳播速度仍很高,且此時空氣相對充足,燃油能完全燃燒,所以熱效率最高,有效耗油率最低。此濃度混合氣稱為最經濟混合氣。
  當過量空氣系數大于1.15時,稱為過稀混合氣。 此時火焰傳播速度降低很多,燃燒緩慢,使燃燒過程進行到排氣行程終了,補燃增多,使發動機功率下降,油耗增多。由于燃燒過程的時間延長,在排氣行程終了進氣門已開啟,含氧過剩的高溫廢氣可以點燃進氣管內新氣,造成進氣管回火。
  當過量空氣系數=1.3~1. 4時,由于燃料熱值過低,混合氣不能傳播,造成缺火或停車現象。此混合氣濃度為火焰傳播的下限。
  但是現在有一些發動機,在燃燒室結構上做了特殊的設計,可以使用很稀的混合氣 實現稀薄燃燒或分層燃燒,這時的混合氣濃度不再具有指導意義。
  發動機工況分析
  發動機在實際運行過程中,其工況在工作范圍內是不斷變化的,且在工況變化時,發動機對可燃混合氣空燃比的要求也是不同的,主要有穩定工況和過渡工況兩種情況。
  穩定工況對混合氣的要求發動機的穩定工況是指發動機已經完全預熱,進入正常運轉,且在一定時間內轉速和負荷沒有突然變化的情況.穩定工況又可分為怠速、小負荷、中等負荷、大負荷和全負荷等幾種。
  汽車在運行中的過渡工況可分為以下三種形式: 冷起動、暖機、加速和減速 。
  怠速工況
  怠速工況是指發動機對外無功率輸出且以最低穩定轉速運轉。 此時,混合氣燃燒后所做的功,只用于克服發動機內部的阻力,并使發動機保持最低轉速穩定運轉。
  在怠速工況下,節氣門處于關閉狀態。因而進氣管內的真空度很大。在進氣門開啟時,氣缸內的壓力可能高于進氣管壓力,廢氣膨脹進入進氣管內。在進氣沖程中,把這些廢氣和新混合氣同時吸入氣缸,結果氣缸內的混合氣含有比例較大的廢氣,為保證這種經廢氣稀釋過的混合氣能正常燃燒,就必須供給很濃的混合氣。
  小負荷工況
  如圖中A點開始,隨節氣門開度增大,稀釋將逐漸減弱,所以小負荷工況下要求混合氣如圖AB段所示。也就是說,發動機在小負荷運行時,供給混合氣也應加濃,但加濃的程度隨負荷的增加而減小。
  中等負荷工況
  汽車發動機的大部分時間都處在中等負荷狀態。在中等負荷運行時,節氣門已有足夠的開度,廢氣稀釋影響已經不復存在,因此要求供給發動機稀的混合氣,以獲得最佳的燃油經濟性,如圖BC段,空燃比約為16~17。
  大負荷工況
  在大負荷時,節氣門開度已超過3/4,此時應隨著節氣門開度的加大而逐漸地加濃混合氣以滿足發動機功率的要求,如圖中的CD段。但實際上,在節氣門尚未全開之前,如果需要獲得更大的轉矩,只要把節氣門進一步開大就能實現,沒有必要使用功率空燃比來提高功率,而應當繼續使用經濟混合氣來達到省油的目的。因此,在節氣門全開之前所有的部分負荷工況都按經濟混合氣配制。
  只是在全負荷工況時,節氣門已經全開,此時為了獲得該工況下的最大功率必須供給功率混合氣,如圖中D點。在從大負荷過渡到全負荷工況的過程中,混合氣的加濃也應該是逐漸變化的。
  冷車起動
  冷車起動時,由于發動機的轉速和燃燒室壁面溫度低、空氣流速慢,導致汽油蒸發和霧化條件不好,因此要求發動機供給很濃的混合氣。為保證冷起動順利,要求供給的混合氣空燃比達2︰1才能在氣缸中產生可燃混合氣。在早期的電噴發動機中,甚至還有專門在冷車啟動時工作的冷啟動噴油器。
  發動機暖機
  暖車過程中,盡管發動機溫度隨著轉速的提升也在逐步上升,但發動機溫度仍然較低,氣缸內的廢氣相對較多,混合氣受到稀釋,對燃燒不利,為保持發動機穩定的運行也要求濃的混合氣。暖車的加濃程度,應在暖車過程中逐漸減小,一直到發動機能以正常的混合氣在穩定工況下運轉為止。
  加速和減速
  汽車在加速時,節氣門突然開大,進氣管壓力隨之增加。由于液體燃料流動的慣性和進氣管壓力增大后燃料蒸發量減少、大量的汽油顆粒沉淀在進氣管壁上,形成厚油膜,這樣造成實際混合氣成分瞬間被稀釋,使發動機轉速下降。為防止這種現象發生,要噴入進氣管附加燃料,才能獲得良好的加速性能。
  汽車急減速時,駕駛員迅速松開加速踏板,節氣門突然關閉,此時由于慣性作用,發動機仍保持很高的轉速。因為進氣管真空度急劇升高,進氣管內壓力降低,促使附著在進氣管壁上燃油加速氣化,造成混合氣過濃。為避免這一情況發生,在發動機減速時,供給的燃料應減少。
  車市網點評
  發動機在不同工況下,對混合氣的需求是有所不同的,所以,發動機對空燃比的控制,是發動機控制的一項重要內容。現在的發動機由于電子計算機控制技術的迅速發展,大量新技術、新結構不斷出現,比如VVT可變配氣相位技術、電子氣門升程控制等、電子節氣門控制、缸內直噴技術、分層燃燒技術等等新技術,帶來了一系列完全不同控制理念。因此,現在發動機空燃比控制,涉及的因素非常多,總體上是趨向于使用稀混合氣實現稀薄燃燒。
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文章關鍵字:維修保養 混合氣

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