汽油機正常燃燒必須使汽油和空氣形成可燃混合氣。可燃混合氣是按照一定比例混合的汽油與空氣的混合物。可燃混合氣中燃料含量的多少稱為可燃混合氣濃度。
可燃混合氣濃度通常用空燃比或過量空氣係數來表示。
空燃比指每工作循環充入氣缸的空氣量與燃油量的質量比(A/F)。理論上,1kg汽油完全燃燒需要14.7kg空氣。故空燃比A/F=14.7的可燃混合氣為標準混合氣;A/F>14.7的可燃混合氣稱為稀混合氣;A/F<14.7的混合氣為濃混合氣。
過量空氣係數指燃燒1kg燃料實際供給空氣品質與理論上完全燃燒所需的理論空氣量的質量比,一般用a表示。a=1時的可燃混合氣為理論混合氣,a<1時的可燃混合氣為濃混合氣,a>1時的可燃混合氣為稀混合氣。
可燃混合氣濃度對發動機性能的影響
可燃混合氣濃度對發動機的燃燒過程及其動力性和經濟性都有很大的影響。
1)理論混合氣(a=1)它是理論上推算的完全燃燒的混合氣濃度。但由於時間和空間條件的限制,汽油不能及時與空氣絕對均勻地混合,實際上不可能完全燃燒 。
2)稀混合氣(a>1)稀混合氣可以保證所有的汽油分子獲得足夠的空氣實現完全燃燒,因此經濟性最好。a值為1.05~1.15的稀混合氣稱為經濟混合氣。如果混合氣過稀,因空氣量增多,燃燒速度變慢,熱量損失過大,會導致汽油機過熱、加速性能變差等,造成經濟性和動力性都下降。
3)濃混合氣(a<1)濃混合氣中汽油含量較多,汽油分子密集,燃燒時速度快、壓力大、發動機輸出功率高。a值為0.85~0.95範圍內的濃混合氣燃燒速度最快,發出功率最大,稱為功率混合氣。由於空氣量不夠,濃混合氣燃燒不完全產生大量CO,導致發動機排氣冒黑煙、放炮、燃燒室積炭、功率下降、耗油率顯著增大,造成排放性能和經濟性能都降低。
4)燃燒極限可燃混合氣過濃或過稀到一定程度,即a<0.4或a>1.4時,火焰將在燃燒室內無法傳播,導致發動機熄火,稱為混合氣的燃燒極限。但採用稀薄燃燒控制技術a可達2.5以上。
5)可燃混合氣濃度對汽油機性能的影響,可燃混合氣過稀和過濃,動力性和經濟性能都不理想。可燃混合氣濃度在a=0.88~1.11範圍內最有利,可以獲得較好的動力性和經濟性。功率點和經濟點不對應,動力性和經濟性也存在矛盾,不能同時獲得最好的動力性和經濟性,只能獲得相對較好的動力性和經濟性。