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对于汽油机,为什么过量空气系数在0.88左右达到最大输出功率,而不是等于1时达到?

 李刚刚b 2018-02-03

先了解一下基本概念:

空燃比

可燃混合气中空气与燃料的质量比就叫空燃比;是一个表征混合气浓度的概念。

理论上1kg汽油完全燃烧需要的空气质量为14.7kg,所以把空燃比为14.7:1的混合气叫理论混合气,理论空燃比就是14.7。空燃比大于14.7的混合气就是稀混合气,小于14.7就是浓混合气。

过量空气系数

过量空气系数 等于 (燃烧1kg燃料实际供给的空气质量 )与 (完全 燃烧1kg燃料所需的理论空气质量)的比值。

λ=1为理论混合气,λ<1为浓混合气,λ>1为稀混合气。

混合气浓度对汽油发动机性能的影响

先回答题主的问题,为什么过量空气系数在0.88左右达到最大输出功率,而不是等于1时达到?

在过量空气系数λ=0.8-0.9时,汽油分子相对较多,能充分利用混合气中的氧气,混合气燃烧速度快,热损失少。在其他条件相同时,输出功率最大。这时的混合气也叫功率混合气。

这些数据是科研人员通过试验测量出来的,发动机的燃烧是非常复杂的过程,主要采用试验研究的方法。

这时有一部分燃料因为缺少空气,不能完全燃烧,所以经济性稍差。

混合气浓度进一步增加,过量空气系数λ<>

在过量空气系数λ=1时,理论上空气中的氧分子刚好可以使全部燃料分子完全燃烧。但实际上,由于燃烧时间和空间的限制,汽油油粒和蒸汽不可能及时与空气进行绝对均匀的混合,因此这时,汽油也不可能完全燃烧。也就是说空气中的氧也不可能完全利用,所以不是最大功率混合气。燃油也没有完全燃烧,也不是经济混合气。

实验表明,对于不同的汽油机,在λ=1.05-1.15时,混合气中的燃料能够完全燃烧,可以获得良好的经济性。也就是说要使燃料能够完全燃烧,必须多供给一些空气。这时的混合气叫经济混合气。

对于汽油发动机理想混合气浓度随油门开度的变化,如下图。

混合气再稀,到λ>1.15时,虽然混合气中的汽油可以完全燃烧,但是由于燃烧速度变慢,在燃烧过程中,有一部分混合气的热量是在活塞向下运动,燃烧空间容积增大很快的情况下进行的,这部分混合气燃烧放出的热量中转化成机械功的效率较低;单位体积混合气所放出的热量也少;燃烧时间长,通过汽缸壁传给冷却液的热量相对较多,结果就是发动机的动力性和经济性都变差。

当混合气稀到λ>1.4时,燃料分子间的距离将增大到使火焰不能传播的程度,导致发动机不能稳定运转,直至不能点着火。此λ值,称为混合气的着火浓度下限,大于下限着火浓度的混合气不能着火燃烧。

当混合气加浓到λ<>

汽油机均质燃烧的混合气的着火浓度范围是λ=0.5-1.4。

下表是混合气浓度对发动机性能和排放的影响。

对于分层燃烧或稀燃的汽油机,由于燃烧的组织形式变了,不要套用上面数据。以后会继续讲分层燃烧和稀燃的混合气要求。

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