发动机的可燃混合气是什么,如果不正常该怎么办呢?
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发布时间：2022-05-01 10:01
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时间：2023-10-07 06:29
我们的汽车在日常使用中有时会出现加不上油、发动机回火、放炮等现象，有时又会出现排气管冒黑烟、油耗突然升高的现象，这是因为你的车混合气过稀（或过浓）了。那么这个混合气的稀与浓是什么意思呢？小编就来给大家解析：汽车发动机究竟需要什么样的混合气？
汽车发动机混合气的形成方式
大家都知道，发动机工作时是需要燃油的。燃油又分为汽油和柴油，绝大部分的轿车使用汽油作为燃料，所以今天我们只讨论汽油机。
汽车发动机是依靠汽油在发动机气缸内燃烧，然后膨胀做功，推动活塞下行，进而推动曲轴转动，向外输出动力。所以，发动机产生动力的根源就在于汽油的燃烧，汽油燃烧的好坏直接决定发动机的动力水平。大家都知道汽油的燃烧使需要氧气的，氧气从何而来？从空气中获得。所以，将空气和汽油按照一定的比例和方式引进发动机，是保证汽油完全燃烧的关键，这就是发动机空燃比和混合气形成方式。
汽油机混合气的形成有三种方式，分别是化油器式、多点电喷式和缸内直喷式。化油器式在汽车上已经淘汰，只有部分低端的摩托车上还在使用，今天我们不再讨论。
在多点电喷式燃油喷射系统中，空气经空气滤清器净化后，经由节气门进入进气岐管，在进气岐管中与喷油器喷入的汽油混合，然后经进气门进入发动机气缸，再经过压缩、点火做功、最后经燃烧后的废气经排气门排出发动机，由此完成一个工作循环。
而在缸内直喷燃油喷射系统中，空气不是在进气岐管中与汽油混合，而是在气缸中与汽油混合，其它的过程与多点电喷相同。这种混合气形成方式，可以实现稀薄燃烧和分层燃烧，可以更好的降低油耗。在节能减排的大环境下，缸内直喷是未来发动机的发展方向。
那么空气和汽油以什么样的比例混合最合适呢？这就涉及到混合气的空燃比（或过量空气系数）的概念了。
什么是空燃比？
空燃比A/F(A：air-空气，F：fuel-燃料)表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。空气—燃油理论上理想的质量比为14.7：1，称作理论空燃比。燃油完全燃烧的质量关系为14.7kg空气比1kg燃油，与此对应的容积比为9500L空气比1L燃油。
理论上使燃油完全燃烧，所需的空气量等于理论空气量。实际上，供给的空气量总是大于或小于理论空气量。为了评定发动机工作过程中所用空气数量的多寡，常引入过量空气系数的概念。
发动机工作过程中，燃烧1kg燃油实际供给的空气量L与理论空气量LO之比,称为过量空气系数。
在理论上空气和汽油可以任意比例的混合，但是只有混合气浓度在一定范围内才适应发动机的工作要求。在发动机不同的工况下，分别有正常混合气、浓混合气、稀混合气等，以下分别介绍。
正常混合气
为保证发动机稳定可靠地工作，有利的混合气成分一般在0.85～1. 2范围内。
浓混合气
过量空气系数在0.85～0.95时,火焰传播速度最大,此时燃烧速度最快,可在短时间内使气缸压力和温度达到最大值,散热损失小,做功最多。
由于此时供给的燃料量比完全燃烧时所需的燃料稍多，在空气量一定的情况下，提高了对氧的利用程度，使燃烧产物的分子数增多，燃气压力提高，因此，发动机发出最大功率。称这种混合气为最大功率混合气。
当过量空气系数小于0.85时，称为过浓混合气。此时,由于火焰传播速度降低，功率减少；由于缺氧，燃烧不完全，热效率降低，耗油率增加。发动机怠速或低负荷运转时，节气门开度小，进入气缸的新鲜混合气量少，残余废气相对较多，可能引起断火现象。
如果在发动机在中等负荷下，也供给过浓混合气，由于火焰传播速度低，燃烧速度减慢，混合气在大容积下燃烧，发动机易过热，排气温度增高。高温废气中未完全燃烧的成分在排气管口与空气相遇，剧烈氧化，形成排气管放炮现象。
当过量空气系数=0.4～0. 5时，由于严重缺氧，火焰 不能传播，混合气不能燃烧。有些发动机所谓的“淹缸”就是这种情况。
稀混合气
当过量空气系数=1.05～1.15时，火焰传播速度仍很高，且此时空气相对充足，燃油能完全燃烧，所以热效率最高，有效耗油率最低。此浓度混合气称为最经济混合气。
当过量空气系数大于1.15时，称为过稀混合气。 此时火焰传播速度降低很多，燃烧缓慢，使燃烧过程进行到排气行程终了，补燃增多，使发动机功率下降，油耗增多。由于燃烧过程的时间延长，在排气行程终了进气门已开启，含氧过剩的高温废气可以点燃进气管内新气，造成进气管回火。
当过量空气系数=1.3～1. 4时，由于燃料热值过低，混合气不能传播，造成缺火或停车现象。此混合气浓度为火焰传播的下限。
但是现在有一些发动机，在燃烧室结构上做了特殊的设计，可以使用很稀的混合气 实现稀薄燃烧或分层燃烧，这时的混合气浓度不再具有指导意义。
发动机工况分析
发动机在实际运行过程中,其工况在工作范围内是不断变化的,且在工况变化时,发动机对可燃混合气空燃比的要求也是不同的，主要有稳定工况和过渡工况两种情况。
稳定工况对混合气的要求发动机的稳定工况是指发动机已经完全预热,进入正常运转,且在一定时间内转速和负荷没有突然变化的情况.稳定工况又可分为怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷等几种。
汽车在运行中的过渡工况可分为以下三种形式： 冷起动、暖机、加速和减速 。
怠速工况
怠速工况是指发动机对外无功率输出且以最低稳定转速运转。 此时，混合气燃烧后所做的功，只用于克服发动机内部的阻力，并使发动机保持最低转速稳定运转。
在怠速工况下，节气门处于关闭状态。因而进气管内的真空度很大。在进气门开启时，气缸内的压力可能高于进气管压力，废气膨胀进入进气管内。在进气冲程中，把这些废气和新混合气同时吸入气缸，结果气缸内的混合气含有比例较大的废气，为保证这种经废气稀释过的混合气能正常燃烧，就必须供给很浓的混合气。
小负荷工况
如图中A点开始，随节气门开度增大，稀释将逐渐减弱，所以小负荷工况下要求混合气如图AB段所示。也就是说，发动机在小负荷运行时，供给混合气也应加浓，但加浓的程度随负荷的增加而减小。
中等负荷工况
汽车发动机的大部分时间都处在中等负荷状态。在中等负荷运行时，节气门已有足够的开度，废气稀释影响已经不复存在，因此要求供给发动机稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性，如图BC段，空燃比约为16～17。
大负荷工况
在大负荷时，节气门开度已超过3/4，此时应随着节气门开度的加大而逐渐地加浓混合气以满足发动机功率的要求，如图中的CD段。但实际上，在节气门尚未全开之前，如果需要获得更大的转矩，只要把节气门进一步开大就能实现，没有必要使用功率空燃比来提高功率，而应当继续使用经济混合气来达到省油的目的。因此，在节气门全开之前所有的部分负荷工况都按经济混合气配制。
只是在全负荷工况时，节气门已经全开，此时为了获得该工况下的最大功率必须供给功率混合气，如图中D点。在从大负荷过渡到全负荷工况的过程中，混合气的加浓也应该是逐渐变化的。
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冷车起动
冷车起动时，由于发动机的转速和燃烧室壁面温度低、空气流速慢，导致汽油蒸发和雾化条件不好，因此要求发动机供给很浓的混合气。为保证冷起动顺利，要求供给的混合气空燃比达2︰1才能在气缸中产生可燃混合气。在早期的电喷发动机中，甚至还有专门在冷车启动时工作的冷启动喷油器。
发动机暖机
暖车过程中，尽管发动机温度随着转速的提升也在逐步上升，但发动机温度仍然较低，气缸内的废气相对较多，混合气受到稀释，对燃烧不利，为保持发动机稳定的运行也要求浓的混合气。暖车的加浓程度，应在暖车过程中逐渐减小，一直到发动机能以正常的混合气在稳定工况下运转为止。
加速和减速
汽车在加速时，节气门突然开大，进气管压力随之增加。由于液体燃料流动的惯性和进气管压力增大后燃料蒸发量减少、大量的汽油颗粒沉淀在进气管壁上，形成厚油膜，这样造成实际混合气成分瞬间被稀释，使发动机转速下降。为防止这种现象发生，要喷入进气管附加燃料，才能获得良好的加速性能。
汽车急减速时，驾驶员迅速松开加速踏板，节气门突然关闭，此时由于惯性作用，发动机仍保持很高的转速。因为进气管真空度急剧升高，进气管内压力降低，促使附着在进气管壁上燃油加速气化，造成混合气过浓。为避免这一情况发生，在发动机减速时，供给的燃料应减少。
小编点评
发动机在不同工况下，对混合气的需求是有所不同的，所以，发动机对空燃比的控制，是发动机控制的一项重要内容。现在的发动机由于电子计算机控制技术的迅速发展，大量新技术、新结构不断出现，比如VVT可变配气相位技术、电子气门升程控制等、电子节气门控制、缸内直喷技术、分层燃烧技术等等新技术，带来了一系列完全不同控制理念。因此，现在发动机空燃比控制，涉及的因素非常多，总体上是趋向于使用稀混合气实现稀薄燃烧。
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时间：2023-10-07 06:30
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时间：2023-10-07 06:30
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时间：2023-10-07 06:31
