30可燃混合气成分
二、可燃混合气
主讲：邹鹏
第五章：汽油机燃料供给系统
一、可燃混合气浓度的表示方法
可燃混合气体浓度：可燃混合气中空气与燃油的比例称为可 燃混合气体成分或可燃混合气体浓度，通常用过量空气系数 （中国采用）和空燃比（欧美一些国家采用）表示。 过量空气系数：燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量 之比。比值等于1是理想混合气，比值小于1为浓混合气，比 值大于1为稀混合气。 空燃比：是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用 每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示。标准值为14.7， 比值等于14.7成为理想混合气或化学计量空燃比，比值小于 14.7称为浓混合气，比值大于14.7称为稀混合气。
二．可燃混合气的浓度对发动机性能的影响
（1）浓混合气 α 〈1 α =0.88时，发动机发出的功率最大，因为这种浓度的混合气 中汽油分子密集；相应于最大功率的 α 值是不一样的一般为 0.85～0.95。 （2）标准混合气 α =1 和α =0.88相比，燃烧速度有所降低功率减小2%，耗油率约 增加4%。 （3）稀混合气 α 〉1 α =1.11时，耗油率最低，发动机经济性最好，一般为 α =1.05～1.15。 （4）α 〈0.88的混合气称为过浓混合气； α 〉1.11的混合气 称为过稀混合气。混合气过浓或过稀，都会使发动机功率降 低，同时耗油率也增加，而且还会出现使发动机起动困难或 熄火等不良现象。
各工况具体要求：
（1）起动工况：多而浓 α =0.2～0.6；原因是冷车起动时， 汽油蒸发条件差。
（2）怠速工况：少而浓 α =0.6～0.8；原因是发动机对外 不输出功率，仅克服内部阻力，以最低稳定转速运转，速度 约为300～400r/min。 （3）小负荷工况：稍浓 α =0.7～0.9； （4）中等负荷工况：较经济的混合气 α =1.05～1.15；原 因是汽车大部分时间都在这个时间里故经济性是主要的。 （5）大负荷和全负荷：较浓的混合气 α =0.8～0.9；原因是 要求发出最大功率。 （6）加速工况：额外供给汽油，原因是节气门突然加大。
第三章第4节 可燃混合气的形成
分隔式
涡流室 复杂
空间雾化 为主
预燃室 复杂
空间雾化
压缩涡流
要求较低 轴针式 10～15 大 难 16～20 低 <5000 <100
燃烧涡流
要求低 轴针式 8～13
最大 最难 18～22
低 <3500 160～200
要求高 多孔6～12
20～40 小
容易 12～15
高 <1500 >200
半开式
一般 空间雾化 为主（进气
涡流） 进气涡流
较强 要求较高 多孔4～6 18～25
较小 较易
16～18
高 <4000 <150
球形 一般
油膜蒸发
进气涡流 最强 一般
单孔或双孔 17～19 较小 难 17～19 较低 <2500 90～130
室壁面上，靠强烈的进气涡流将燃油在燃烧室壁面上摊布成
一层很薄的油膜，油膜受热逐层蒸发并与空气混合。
优点:燃烧柔和、无烟。
但是对空气涡流要求较高，适用于半开式(或球形)燃烧
室的小型高速柴油机。
2
二、影响混合气形成的因素
燃油 雾化质量
影响可燃混合 气形成的因素
燃烧室内空气 涡动情况
压缩终点 气缸热状态
优点：工作柔和，燃烧噪声
小，排烟少，过量空气系数
小，对燃油品质适应性强。
缺点：起动性能差（燃油雾
化差），变负荷性能差，高
低速运转性能差别大，在大
缸径上应用困难。
仅限于某些小型高速柴油机。
14
4、涡流室式燃烧室（主、副燃烧室）
燃油全部喷入副燃烧室， 空气沿通道进入副燃烧室， 形成可燃混合气并燃烧。
第七章 汽油机混合气的形成与燃烧
T 在压缩过程中，混合气的 P 、 ，使这一部分燃料与空 气中的氧气接触，开始了氧化过程，但很缓慢。由于 ，且汽 T 不能使 油本身有较高的热稳定性，在压缩终了，气缸内 P 、 混 合气自燃。 在火花塞点火后，由于电火花的高能量，使火花发生处的混 T 合气温度迅速升高，氧化加剧。随着化学反应的进展，放出热量 增加，这些热量一部分使反应气体本身 ，另一部分传给附近 混合气，也发生化学反应，当反应的混合气温度升高到一定程度 后，形成发火区——火焰中心。 从气缸内混合气总体来说，此时发热总量不多，气缸中压力 的变化规律基本上与压缩过程相同。 着火落后期是混合气燃烧的准备时期，其延迟长短，与混合 气的性能（ 、燃料品质）及压缩终了的压力、温度有关——主 要决定于压缩比大小。
2、明显燃烧期 指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段 ，因此也可称为火焰 传播阶段。 在示功图上指气 缸压力线脱离压缩线 开始急剧上升（图中 2点）到压力达到最 高点(图中3点)止。 燃烧的主要时期。
明显燃烧期的火焰传播 在均值混合气中，当火 焰中心形成之后，火焰向 四周传播，形成一个近似 球面的火焰层，即火焰前 锋，从火焰中心开始层层 向四周未燃混合气传播， 直到连续不断的火焰前锋 扫过整个燃烧室。
图７-１ 化油器式内燃机燃油供应系统示意图 １—主量孔 ２—浮子室 ３—燃油喷管 ４—喉管 ５—节气门
二、简单化油器特性与理想化油器特性
１.简单化油器特性
图７-2 简单化油器 １—节气门 ２—主量孔 ３—浮子室 ４—进油阀门 ５—浮子 ６—浮子室通气孔 ７—喉管 ８—主喷口
第二节
汽油机的燃烧过程
这种循环间的燃烧变动使汽油机空燃比和 点火提前角调整对每一循环都不可能处于最佳 状态，因而油耗上升，功率下降，不正常燃烧
汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求[方案]
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汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求5分啊！！多给点啊！！汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求作为车用汽油机，其工况（负荷和转速）是复杂的，例如，超车、刹车、高速行驶、汽车在红灯信号下，起步或怠速运转、汽车满载爬坡等，工况变化范围很大，负荷可以0→100%，转速可以最低→最高。
不同工况对混合气的数量和浓度都有不同要求，具体要求如下：（1）小负荷工况-要求供给较浓混合气α=0.7～0.9量少，因为，小负荷时，节气门开度较小，进入气缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的可燃混合气。
（2）中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分α=0.9～1.1，量多。
发动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性要求为主。
中负荷时，节气门开度中等，故应供给接近于相应耗油率最小的α值的混合气，主要是α>1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。
（3）全负荷工况-要求发出最大功率Pemax，α=0.85～0.95量多汽车需要克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。
故要求化油器供给Pemax时的α值。
（4）起动工况-要求供给极浓的混合气α=0.2～0.6量少。
因为发动机起动时，由于发动机处于冷车状态，混合气得不到足够地预热，汽油蒸发困难。
同时，由于发动机曲轴被带动的转速低，因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低。
难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。
既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。
混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。
因而使气缸内的混合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起动。
汽车构造 第四章 汽油机供给系
2．可燃混合气成分对发动机性能的影响（图4-4）
因为α >1时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的条 件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成分 不同，一般在 α =1.05～1.15 范围内。当α 大于或小于1.05～ 1.15时，be（油耗率）↑，经济性变坏。 当α = 0.88时，Pe最大，因为这种混合气中汽油含量较多，汽油分 子密集，因此，燃烧速度最高，热量损失最小，因而使得缸内平均 压力最高，功率最大，此混合气称为功率混合气。对不同的汽油机 来说，功率混合气一般在 α =0.85～0.95 之间。 α >1.11的混合气称为过稀混合气，α <0.88的混合气称为过浓混合 气，混合气无论过稀过浓都会使发动机功率降低Pe↓，耗油率增加 be↑。
α
∆Ph/kPa
现在让我们看看简单化油器特性。
节气门由小→大，混合气由稀变浓α ↓ 怠速时也供给稀混合 气，与理想化油器特性截然相反，这就与发动机实际工作的要求发 生也矛盾，它只能满足汽油机的一种工况，而其它工况都不适应， 因此，简单化油器在车用汽油机上不能使用。
为了解决这一矛盾，在现代化油器结构上，采用了一系列自动 调配混合气浓度的装置，其中包括主供油系统、起动系统、怠速系 统、大负荷加浓系统（省油器）和加速系统，以保证车用汽油机在 各种工况下都能供给适当浓度的可燃混合气。
（3）全负荷工况-要求发出最大功率Pemax，α =0.85～0.95量多.
汽车需要克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员 往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工 作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性， 而经济性要求居次要地位。故要求化油器供给Pemax时的α 值。
内燃机复习习题及答..
内燃机复习习题及答案一、填空题10. 汽油机的总体构造一般由和配气机构两大机构，燃油供给系统、、润滑系统、点火系统、起动系统五大系统组成。
（曲柄连杆机构，冷却系统）16. 活塞上、下止点间的距离称为。
（活塞行程）17. 活塞上、下止点间所包含的气缸容积称为。
（气缸工作容积）19. 气缸总容积与燃烧室容积之比称为。
（压缩比）24. 四缸发动机的气缸一般采用______布置，八缸发动机的气缸一般采用布置。
（单列或直列、V型）27. 汽油机抗爆性的好坏一般用表示，汽油的牌号用编定，汽油的选用根据汽油机。
（辛烷值，辛烷值，压缩比）30. 发动机正常运转时，冷却水温度范围是。
（80～90℃）31. 四冲程汽油机在实际工作循环中，进气门早于开启，迟于关闭。
（上止点，下止点）32. 四冲程汽油机在实际工作循环中，排气门下止点开启，上止点关闭。
（早于，迟于）49. 根据是否与冷却水相接触，汽缸套分为干式和两种。
（湿式）50. 活塞环分为和气环两种。
（油环）54. 气缸排列形式有3种：直列式、V型和。
（水平对置式）56. 按单元曲拐连接方法的不同，曲轴分为整体式和组合式两种。
（组合式）59. 六缸发动机的发火顺序一般为。
（1-5-3-6-2-4）60. 活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过传给连杆以推动曲轴旋转。
（活塞销）63. 活塞环中气环的两大主要作用是和将活塞顶部的接受的热传给气缸壁，防止过热。
（保证活塞与气缸壁间的密封）66. 活塞环中油环的主要功用是和在气缸壁上涂布油膜，润滑活塞、活塞环和气缸壁。
（刮除飞溅到气缸壁上的多余机油）71. 进气提前角与排气迟后角之和叫作。
（气门重叠角）72. 配气机构中留气门间隙的原因是。
（防止气门与其传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座之间的密封性）74. 发动机喷油提前角是指。
（喷油器开始向气缸喷油至上止点之间的曲轴转角。
）77. 柴油机的着火方式是，汽油机的着火方式是火花塞点火。
第四节可燃混合气的形成资料.
广泛用于大、中型柴油机和船用低 速机
2.半开式燃烧室
定义：由活塞顶面到气缸 盖底面之间的余隙容积及 活塞顶面和气缸盖底面的 凹坑容积组成。 根据凹坑容积的形状分为：
(a) w形 (b)倒w形
（2）挤压涡流： --活塞压缩形成的挤流作用（挤入凹坑）。不明显； --活塞下行时，逆挤流作用。（出凹坑）。明显。
二、缸内空气涡流的形式与作用
（3）压缩涡流：在 压缩行程中，气缸中 的空气被活塞挤压机 在主副式形式中才有。 见右上图。
（4）燃烧涡流：在 预燃室式燃烧室中才 有。见右下图。
2.空气涡流的作用
预燃室和涡流室同属于分开式燃烧室
前者以燃烧涡流为主形成混合气 后者以压缩涡流为主形成混合气 工作特点和优缺点均相同。
（b)为浅盅形凹顶活塞、 倒盅形气缸盖，用于大型 二冲程气阀-气口直流扫气
©和(d)分别为浅盘形和浅w
形活塞顶、平底气缸盖， 用于大、中型四冲程
混合方式：油雾法形成可燃混合气。依靠 多孔高压喷射而较少依赖空气涡流
优点：结构紧凑、形状简单、相对 散热面小、热损失小、无气体流动 损失，具有良好的起动性和经济性
来说，是关键因素） --燃烧室内空气涡动状态（对中小型机
来说，是关键因素） --压缩终点时压缩温度与压缩压力。 --燃烧室形式，与空气涡动状态关联。
二、缸内空气涡流的形式与作用
柴油机气缸内空气绕气缸轴线有规则的流 动
1空气涡动的形成
（1）进气涡流：进气动能+结构措施
结构措施有：四冲程机上--带导气屏的 进气阀、切向进气道、螺旋进气道；二 冲程机上--切向倾斜角的进气口。
超全面电光源用混合气组成和用途-谱源气体
电光源用混合气组成和用途介绍电光源器包括气体放电光源、热辐射光源和固体发光光源，其组成和用途汇总表1：稀有气体混合气：10%Ne+Ar平衡气。
杂质含量：H<2,其他杂志总和<15。
用途：灯泡工业用，特种光源灯的充填气，民用灯泡充填气。
2：稀有气体混合气：（5~40）%N2+Ar平衡气。
杂质含量：H2O<2，O2<2。
用途：灯泡工业用，特种光源灯的充填气，民用灯泡充填气。
3：稀有气体混合气：（15~20）%N2+Kr平衡气杂质含量：H2O<2，O2<2。
用途：灯泡工业用，特种光源灯的充填气，民用灯泡充填气。
4：稀有气体混合气：（10~20）%Kr+Ar平衡气杂质含量：H2O<2，O2<2。
用途：灯泡工业用，特种光源灯的充填气，民用灯泡充填气。
5：稀有气体混合气：（1~5）%Kr+(5~30)%Ar+N2平衡气杂质含量：H2O<2，O2<2。
用途：灯泡工业用，特种光源灯的充填气，民用灯泡充填气。
6: 卤素混合气：0.04%CH3Br+（40~50）%Kr+N2(平衡气)用途：射灯，卤素气体照明灯充填气。
7：卤素混合气：（0.1~1）% CH3Br +Kr(平衡气)用途：射灯，卤素气体照明灯充填气。
8: 放射性气体混合物：10%氘气+N2(平衡气)。
用途：特殊灯泡充填气9：放射性气体混合物：10%氘+10%H2+10%Ar+Ne+N2（平衡气）用途：特殊灯泡充填气10；灯泡氩混合气：（12~16%）N2+Ar（平衡气）杂质含量：O《10，H2《5、TC《10 、H2O《15用途：白炽灯充填气。
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可燃混合气成分的表示方法 (1)用空燃比（A/F）表示 空燃比（A/F）=空气质量（kg）/燃油质量（kg） 理论上1kg汽油完全燃烧需14.7kg空气，即理论空燃比 为14.7。 (2)用过量空气系数α表示 α=燃烧1kg燃料实际供给的空气质量/理论上完全燃烧 时所需的空气质量=实际空燃比/理论空燃比。 即燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上完全燃烧 时所需要的空气质量之比。
情况
1)着火延迟期1-2
从火花塞点火到火焰 中心形成。（5个因素）
2)急燃期2-3
从火焰中心形成至火 焰传播到整个燃烧室， 气缸内的压力达到最大 值。
3)补燃期3从最高燃烧压力到燃料 基本燃烧完全
汽油机的不正常燃烧
1、爆燃 汽油机的爆燃是燃烧室内末端（相对于火花塞的位置而 言）混合气在火焰前锋面尚未到达之前产生的自燃现象。 气缸内火焰的过程中，如果在火焰前锋面尚未到达 之前，未燃混合气已达到自燃的条件，则在其内部最适宜 发火的部位产生一个或多个火焰中心，引发爆炸式的燃烧 反应，发出尖锐的金属敲击声，这种现象称为爆燃。
1、可燃混合气成分对发动机性能的影响：
发动机在各种工况下对可燃混合气的要求
发动机工况 是其工作情况的简称，它包括发动机的转速和负荷情况。 发动机负荷 是指汽车所施加给发动机的阻力矩，包括匀速、变速运 动的阻力矩。 汽车行驶时，发动机要发出等量的扭矩Me与阻力矩相平 衡，因Me随节气门开度而变化，所以节气门开度即代表负荷 的大小，如节气门全关、半开、全开分别为0负荷、中等负 荷、全负荷。
过渡工况
冷起动工况 冷机从静止到连续运转的过程，转速及温度低，雾化和着火条件差， 需极浓而多的混合气，α=0.2 ～ 0.6。 暖机工况 连续运转到各部机件温度正常的热起过程。 加速工况 节气门突然迅速开大时，以增大发动机转速。 由于节气门迅速开大，造成混合气瞬时变稀，这是因为： (1）汽油因其密度大，流动惯性大，其流量增加比空气慢。 (2）由于瞬间空气流入进气管，使进气管内压力突然升高。更因冷空 气来不及预热，使进气管内温度降低，燃油的汽化条件变坏，进气管 中油膜加厚，混合气瞬时变稀。因此，需供给额外的加浓燃油，以防 止混合气瞬时变稀。
可燃混合气成分对发动 机性能的影响曲线图
α= 0.88—— 功率混合气
α=0.4 —— 火焰传播上限
ge %
140 120
1
Pe%
100 80 60 0.4 0.6 0.88 0.8 1.1 1.2 过稀 稀 火焰传 播下限 2
α= 1.11—— 经济混合气
α=1.4 —— 火焰传播下限 稳定工况的 α=0.88～1.11。
汽油机的不正常燃烧
2、表面点火 在火花点火式发动机中，凡是不依靠电火花点火，而是 由于炽热表面（如排气门头部、过热的火花塞绝缘体、电 极与炽热的积碳等）点燃混合气而引起的不正常燃烧现象。 其分为非爆燃性表面点火（早火和晚火）和爆燃性表面点 火 早火与爆燃性表面点火危害较大。
稳定工况
怠速小负荷工况 (1)怠速 是指发动机对外无功率输出，节气门开度为零。 α=0.6～0.8 (2)混合气形成及燃烧特点 转速低，雾化差，燃烧速度 小，热损失大，需要浓而少的混合气，即 α=0.7～0.9。 中等负荷工况 节气门开度在25%～85%之间，气缸内的新鲜混合气多， 废气少，燃烧速度快，热损失小，要求α=0.9～1.1，此时 经济性是主要的。 大负荷和全负荷工况 节气门开度达85%以上，是需要获得最大功率的工况。 要求α=0.85 ～ 0.95，质浓量少，以满足动力性。
1.0 有利
a
过浓 浓 火焰传 播上限
1——燃油消耗率 2——功率
1、概述
1.1功用 根据发动机不同工况的要求，配制一定数量 和浓度的可燃混合气，供入气缸，并在燃 烧做功后，将废气排出 1.2燃烧过程 着火延迟期、急燃期、补燃期
单 （一）正常燃烧过程进行