混合气浓度
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。
混合气过浓或者过稀分析思路
混合气浓只是其中的一种原因.既然出现混合气浓的现象.就说明巳超出了电脑的修正极限.电脑巳经无能为力。
在燃油多氧气少的情况下.混合气在气缸内燃烧不完全、.还会污染火花塞（发黑）.造成点火不良.形成恶性循环.影响怠速工况不稳。
只有找出造成混合气浓的原因.才是解决怠速不稳的根本办法。
另外.如何确定混合气浓的检测方法和仪器也很重要.比如常见的方法.看排气管是否冒黑烟.看火花塞是否发黑.混合气浓会出现这种现象.其实高压火弱.也会出现这种现象.注意不要误判;用检测仪读数据流.因氧传感器自身的性能影响.有一定的局限性；用尾气分析仪测量CO.同时还可以测HC这种方法准确度高.根据测量结果.可以综合分析发动机的工作状况.查找故障原因。
1.ECU便判定发动机处于部分负荷状态。
此时ECU根据空气流量计和曲轴转速信号确定喷油量。
面此时发动机却是在怠速工况下工作.进气量较少.造成混合气过浓.转速上升。
当ECU 收到氧传感器反馈的“混合气过浓”信号时.减少喷油量.增加怠速控制阀的开度.又造成混合气过稀。
使转速下降。
当ECU收到氧传感器反馈的“混合气过稀”信号时.又增加喷油量.减小怠速控制阀的开度.又造成混合气过浓.使转速上升。
如此反复使发动机怠速不稳.在怠速工况时开空调.打方向盘.开前照灯会增加发动机的负荷。
为了防止发动机因负荷增大而熄火．ECU会增加喷油量来维持发动机的平稳运转。
怠速触点断开.ECU认为发动机不是处于怠速工况.就不会增大喷油量。
导致发动机怠速不稳,抖动等。
2、怠速控制阀(ISC)故障电喷发动机的正确怠速足通过电控怠速控制阀来保证的。
ECU根据发动机转速、温度、节气门开关及空调等信号.红过运算对怠速控制阀进行调节。
当怠速转速低于设定转速值时.电脑指令怠速控制阀打开进气旁通道或直接或直接加大节气门的开度.使进气量增加.以提高发动机怠速。
当怠速转速高于设定转速值时.电脑便指令怠速控制阀关小进飞旁通道.使进气最减小.降低发动机转速。
4-2发动机不同工况对混合气成分的要求
§4-2 发动机不同工况对混合气成分的要求一、混合气的形成过程1．化油器式发动机化油器是供给系中最重要的装置，浮子室连同主喷管实际上是一壶状容器，内储有由汽油泵输送来的汽油。
为防止汽油自动流出，主喷口比浮子室中油平面稍高。
发动机进气冲程时，空气透过空气滤清器芯，由进气口进入化油器，并流经小喉管、大喉管，沿进气管流入气缸。
由于小喉管在气流通道中断面积较小，空气流经小喉管时流速较高，小喉管处的压力便低于大气压，即具有一定的真空度，而浮子室与大气相通，在压差的作用下，浮子室中的汽油经主喷管从主喷口喷出，并与空气相混合，形成可燃混合气。
喷出的汽油量可由主量孔加以控制。
为使喷油量在小喉管真空度一定时保持稳定，浮子室中汽油面的高度由针阀控制而保持一定。
由于汽车行驶中情况不断变化，要求发动机发出的功率应作相应变化，这由改变进入气缸的可燃混合气的数量来实现。
为此，化油器设有节气门口，其开度由驾驶室内的加速踏板控制。
加速踏板被踩下时，节气门开度增大，进入气缸的可燃混合气增多，发动机发出的功率增大；反之，发动机发出的功率减小。
简单化油器的特性可燃混合气的浓度对发动机的动力性与经济性有很大的影响，其指标可用过量空气系数α来表示。
α=燃烧lkg燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧lkg燃料所需的空气质量过量空气系数α=1的可燃混合气即为理论混合气，α<1的混合气为浓混合气；α>1的混合气为稀混合气。
简单化油器所配制的混合气的浓度是随节气门的开度变化而变化的，变化的规律称为简单化油器的特性。
由实验测定的特性曲线如图中曲线1所示。
由该曲线可看出，节气门开度越小，混合气α值越大，随节气门开度增大，α值减小，并保持在1.0左右。
2．电子控制汽油喷射式发动机发动机工作时，电控单元ECU根据空气流量计等到传来的信息作分析计算，然后向喷油器发喷油信号，与化油器想比，和气缸的进气量和喷油量都是经电控单元严格计算的，因些精度较高。
汽车发动机运行工况对混合气成分的要求
汽车发动机运行工况对混合气成分有何要求？1发动机工况汽车的行驶条件是非常复杂的, 不仅包括道路条件、气候条件, 而且还包括交通情况, 因此发动机的转速及节气门(负荷) 开度经常在变化。
所谓发动机的工况就是指发动机转速和负荷两个方面。
发动机的转速,可从静止状态零变到设计规定的转速(额定转速); 节气门开度(负荷), 可以从零变到最大。
由此可知, 发动机的工况从理论上讲是无穷多个, 在实际上是根据某种特点, 分成起动工况、怠速工况、中小负荷工况、全负荷工况、加减速工况等。
这些工况对混合气浓度各有不同的要求。
2 混合气浓度混合气的浓度是代表汽油与空气的混合比例, 它用过量空气系数表示。
过量空气系数a是燃烧1 kg汽油实际供给空气的质量与理论上完全燃烧所需空气质量之比, 一般认定理论上完全燃烧1 kg 汽油需要15 kg的空气。
若混合气中含有1 kg 汽油, 而空气是15 kg, 则a=1, 这种混合气称为标准混合气。
若含1 kg汽油, 空气为12 kg, 其a=12/15=0.18, 这种混合气称为浓混合气。
若含1 kg汽油, 空气18 kg, 其a=18/15=1.2, 这种混合气称为稀混合气。
3 不同工况对混合气浓度的要求(1) 起动工况: 发动机由起动机拖动, 曲轴转速很低, 一般为50～100 r/min, 这时发动机的温度低, 汽油蒸发很困难, 这样会使混合气太稀, 不能被火花塞的电火花点燃。
为了能使发动机起动, 必须供给很浓的混合气, 要求混合气的a 值为0.14～0.16。
(2) 怠速工况: 发动机起动后, 维持自身稳定旋转的最低稳定转速, 对外不输出动力, 称为怠速。
怠速工况一般转速为350～500 r/ min。
这时, 转速很低, 节气门近于全闭, 吸入气缸的混合气很少, 而残留气缸中的废气又多, 对混合气起冲淡作用, 燃烧条件极差。
所以, 要想维持发动机稳定运转, 需要供给较浓的混合气。
现代汽车构造 知识拓展7.2 发动机对可燃混合气的要求
三 、发动机工况对可燃混合气浓度的要求 发动机工况是发动机在某一时刻运行状况的 简称，以该时刻发动机输出的有效功率和发动机 转速表示。但通常用负荷和发动机转速来表示发 动机工况。负荷是指发动机在某一转速下发出的 有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率 的比值，用百分数表示。发动机的负荷也可用节 气门的开度来表示，如节气门全关，负荷为零；
节气门全开，负荷为100%。在汽车行驶的大部分 时间内，发动机是在中等负荷下工作的。车用汽 油机各种工况对混合气浓度的要求如下： 1.怠速和小负荷工况 怠速是指发动机对外无功率输出的工况，作 功行程产生的动力只用来克服发动机的内部阻力， 维持发动机以最低稳定转速运转。要求供给少量 的浓混合气（α =0.6～0.8）。 发动机负荷在25%以下称为小负荷,此时提供
少量的浓混合气（α =0. 7～0.9）。 2.发动机负荷在25%～85%之间称为中等负 荷。应供给较稀的可燃混合气（α =0.9 ～1.1）。 3.发动机负荷在85%以上和100%的分别 称为大负荷和全负荷。供给浓的可燃混合气（ α =0.85～0.95）。
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知识拓展7.2发动机对可燃混合气的要求
一、可燃混合气形成过程 现代汽油机大多数为进气道间歇式多点喷射系 统（MPI）。在排气行程末和进气行程初，在 发动机电子控制单元（ECU）的控制下，喷 油器喷射出来的雾状汽油在进气道中与空气进 行初步混合后，经进气门进入气缸，在气缸内 汽油又不停地进行着吸热、蒸发、汽化与空气
进一步混合，直至压缩行程接近终了，才形成 良好的可燃混合气。 二、可燃混合气浓度表示方法 可燃混合气的浓度常用空燃比（A/F）和过 量空气系数（α）来表示。 空燃比是指混合气中所含空气质量（kg） 与燃料质量(kg)的比值 。理论上，1kg汽油 完全燃烧需要空气14.7kg，即空燃比为14.7。
汽车发动机复习.docx
—•、名词解释1.四冲程发动机、工作循环、工作行程；四冲程发动机：凡是曲轴旋转两周,活塞往复4个行程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。
工作循环：经过进气、压缩，作功，排气4个连续过程来实现的，称为一个工作循环。
工作行程：进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程。
2.发动机速度特性；将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发动机转速特性。
3.活塞行程、上止点、下止点、气缸工作容积、燃烧室容积、气缸工作总容积、压缩比;活塞行程：活塞行程是指上、下两止点间的距离。
活塞由一个止点移到另一个止点，运动一次的过程称行程。
上止点：上止点是指活塞离曲轴回转中心最远处, 通常指活塞的最高位置。
下止点：下止点是指活塞离曲轴回转中心最近处, 通常指活塞的最低位置。
气缸工作容积：汽缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所让出空间的容积。
燃烧室容积：燃烧室容积是指活塞在上止点时，活塞顶面上部与汽车盖所围转空间的容积。
气缸工作总容积：汽缸总容积是指活塞在下止点时，活塞顶面上部与汽车盖所围空间的容积。
它等于汽缸工作容积与燃烧室容积之和。
压缩比：压缩比是指汽缸总容积与燃烧室容积的比值。
4.发动机工况、怠速；发动机工况：即发动机的工作状况，主要是用发动机在不同转速下输岀功率和扭矩的大小来表征的。
怠速：是指发动机在无负荷的情况下运转，只需克服自身内部机件的摩擦阻力，不对外输出功率，维持发动机稳定运转的最低转速被称为怠速。
5.全浮式活塞销、半浮式活塞销；全浮式：在发动机正常工作温度时，活塞销能在连杆衬套各活塞销座孔中自由转动，减小了磨损且使磨损均匀所以被广泛采用。
为防止销的轴向窜动而刮伤汽缸壁，在活塞销座两端用卡环加以轴向定位。
半浮式：半浮式连接就是销与座孔或连杆小头两处，一处固定，一处浮动。
其中大多数采用活塞销与连杆小头的固定方式。
6.配气相位，气门间隙；配气相位：用曲轴转角表示的进排气门实际的开启与关闭的时刻与开启持续时间。
第二节 可燃混合气浓度对汽油机工作的影响
表示方法分空燃比和过量空气系数 混合气中空气质量（kg)
空燃比= 混合气中燃油质量（kg） 燃烧1kg燃料所实际供给的空
气 过量空气系数=
完全燃烧1kg燃料需的理论空 气
一、可燃混合气浓度对汽油机性能的影响 1、标准混合气 （φa=1） 不能完全燃烧 2、稀混合气（φa＞1） 可以完全燃烧 3、浓混合气 （φa＜1） 不完全燃烧 4、燃烧极限 太浓φa＜0.4,太稀φa＞1.4
2、车用汽油机对混合气浓度的要求各不相同
1）、稳定工况对混合气浓度的要求
怠速和小负荷工况
稀
中等负荷工况
经济性要好
大负荷和全负荷工况
动力性要好
2）、过渡工况对混合气浓度的要求
冷起动工况
浓
暖机
浓---稀
加速工况
浓
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5、功率，油耗与过量空气系数的关系 1）、功率点和经济点不对应，动力性和经 济性矛盾 2）、可燃混合气过浓或过稀，动力性经济 性都不好 3）、可燃混合气浓度在0.88—1.11最有、汽油机的工作特点： 1）、工况变化范围很大， 2）、大部分时间是在中等负荷工作
发动机原理课后习题答案解析
第一章1简述发动机的实际工作循环过程。
发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程组成的，较理论循环复杂很多。
1) 进气过程。
为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。
、2) 压缩过程。
此时进排气门均关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩，温度、压力不断上升，增大作功过程的温差，获得最大限度的膨胀比，提高热功转化效率，为燃烧过程创造有利条件。
3) 燃烧过程。
此时进排气门均关闭，活塞处在上止点前后，作用是将燃料的化学能转变为热能，使工质的压力、温度升高。
4) 膨胀过程。
也称作功过程，此时进排气门均关闭，高温、高压的工质推动活塞，由上止点向下止点移动而膨胀作功，气体的压力和温度也随即迅速降低。
5) 排气过程。
当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束后，活塞由下止点返回上止点，将气缸内的废气排除。
2画出四冲程发动机实际循环的示功图，它与理论示功图有什么不同？说明指示功的概念和意义。
图a、b分别为柴油机和汽油机实际循环和理论循环的示功图比较，理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体随温度等因素影响会变大，而且实际循环中还存在泄露损失。
换气损失燃烧损失等，这些损失的存在，会导致实际循环放热率低于理论循环。
指示功时指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi，指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量。
3 提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径为：减小工质传热损失，燃烧损失，换气损失，不完全燃烧损失，工质流动损失，工质泄漏损失，提高工质的绝热指数。
可采取的基本措施是：1）减小燃烧室面积，缩短后燃气能减小传热损失。
2）采用最佳点火提前角和供油提前角能减少提前燃烧损失或后燃损失。
3）采用多气门，最佳配气相位和最优进排气系统能减少换气损失。
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混合气浓度
一、混合气浓度的概念
汽油和空气按一定比例混合，在某个比例范围内，混合气可以被点燃，并能够实现火焰传播，我们把这样的混合气称为可燃混合气。
1、可燃混合气浓度的表示方法
空燃比
过量空气系数
2、火焰的传播极限范围用过量的空气系数表示为0.4-1.4
3、经济的混合气浓度用过量的空气系数表示为1.05-1.15
4、功率的混合气浓度用过量的空气系数表示为0.85-0.95
5、混合燃效的位置
二、汽油机不同工况对可燃混合气的要求
1、起动工况
2、怠速工况
3、小负荷工况
4、中等负荷工况
5、大负荷及全负荷工况
6、加速工况
7、减速工况
三、小结
发动机在不同的工况下对混合气浓度有不同的要求，我们要紧紧的抓住温度对汽油的影响，废气对混合气的影响。