发动机运转工况对可燃混合气成分的要求

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(一)可燃混合气成分的表示法

可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成分或可燃混合气浓度,通常用过量空气系数和空燃比表示。

1.过量空气系数

燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数,记作  φa。

φa=1的可燃混合气称为理论混合气;φa<1的称为浓混合气;φa>1的则称为稀混合气。

2.空燃比

可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比,记作 σ

按照化学反应方程式的当量关系,可求出1kg汽油完全燃烧所需空气质量即化学计量空气质量约为14.8kg。显然,σ=14.8的可燃混合气为理论混合气;σ<14.8的为浓混合气;σ>14.8的为稀混合气。空燃比σ=14.8称为理论空燃比或化学计量空燃比。

(二)发动机 运转工况对可燃混合气成分的要求及化油器特性

随着汽车行驶速度和牵引功率的不断变化,汽车发动机 的转速和负荷也在很大范围内频繁变动。为适应发动机 工况的这种变化,可燃混合气成分应该随发动机 转速和负荷作相应的调整。

1.冷起动

发动机 在冷起动时,因温度低汽油不容易蒸发汽化,再加上起动时转速低(50~100r/min),空气流过化油器的速度很低,汽油雾化不良,致使进入气缸的混合气中汽油蒸气太少,混合气过稀,不能着火燃烧。为使发动机 能够顺利起动,要求化油器供给 φa 约为0.2~0.6的浓混合气,以使进入气缸的混合气在火焰传播界限之内。

2.怠速

怠速是指发动机 对外无功率输出的工况。这时可燃混合气燃烧后对活塞所作的功全部用来克服发动机 内部的阻力,使发动机 以低转速稳定运转。目前,汽油机的怠速转速为700~900r/min。在怠速工况,节气门接近关闭,吸入气缸内的混合气数量很少。在这种情况下气缸内的残余废气量相对增多,混合气被废气严重稀释,使燃烧速度减慢甚至熄火。为此要求供给 φa=0.6~0.8的浓混合气,以补偿废气的稀释作用。

3.小负荷

小负荷工况时,节气门开度在25%以内。随着进入气缸内的混合气数量的增多,汽油雾化和蒸发的条件有所改善,残余废气对混合气的稀释作用相对减弱。因此,应该供给 φa=0.7~0.9的混合气。虽然,比怠速工况供给的混合气稍稀,但仍为浓混合气,这是为了保证汽油机小负荷工况的稳定性。

4.中等负荷

中等负荷工况节气门的开度在25%~85%范围内。汽车发动机 大部分时间在中等负荷下工作,因此应该供给 φa=1.05~1.15的经济混合气,以保证发动机 有较好的燃油经济性。从小负荷到中等负荷,随着负荷的增加,节气门逐渐开大,混合气逐渐变稀。

5.大负荷和全负荷

发动机 在大负荷或全负荷工作时,节气门接近或达到全开位置。这时需要发动机 发出最大功率以克服较大的外界阻力或加速行驶。为此应该供给 φa=0.85~0.95的功率混合气。从中等负荷转入大负荷时,混合气由经济混合比加浓到功率混合比。

6.加速

汽车在行驶过程中,有时需要在短时间内迅速提高车速。为此,驾驶员要猛踩加速踏板,使节气门突然开大,以期迅速增加发动机 功率。这时虽然空气流量迅速增加,但是由于汽油的密度比空气密度大得多,即汽油的流动惯性远大于空气的流动惯性,致使汽油流量的增加比空气流量的增加滞后一段时间。另外,节气门开大,进气歧管的压力增加,不利于汽油的蒸发汽化。因此,在节气门突然开大时,将会出现混合气瞬时变稀的现象。这不仅不能使发动机 功率增加、汽车加速,反而有可能造成发动机 熄火。

为了避免发生此种现象,保证汽车有良好的加速性能,在节气门突然开大空气流量迅速增加的同时,由化油器中附设的特殊装置瞬时快速地供给一定数量的汽油,使变稀的混合气得到重新加浓。

综上所述,对于经常在中等负荷下工作的汽车发动机 ,为了保持其正常的运转,从小负荷到中等负荷要求化油器能随着负荷的增加,供给由浓逐渐变稀的混合气,直到供给经济混合气,以保证发动机 工作的经济性。从大负荷到全负荷阶段,又要求混合气由稀变浓,最后加浓到功率混合气,以保证发动机 发出最大功率。满足上述要求的化油器特性称为理想化油器特性,即为理想化油器特性。

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