混合气成分与发动机性能关系

  在保证发动机动力性能得到有效发挥的前提下，获得最大经济性和最佳排气净化，是化油器供油质量高的具体表现，也是人们一直追求的理想目标。要使汽油的油滴转变成充分雾化的细微油雾分子，需要适当的比例及相关的技术参数控制。在化油器的工作原理中，空气与燃油按一定比例形成浓度适宜的混合气，被称为可燃混合气。对于可燃混合气成分的表示方法，欧美、日等国一般都直接以其中所含空气与燃料的质量比——空燃比，即符号为“A/F”来表示。其中，“A”是英语“空气”的字头；“F”是英语“燃料”的字头，在我国习惯用“m”来表示空燃比。而在前苏联（今俄罗斯）等东欧国家其可燃混合气成分则是用过量空气系数，即符号为“a”来表示，即燃烧1Kg燃料实际供给的空气质量除以完全燃烧1Kg燃料所需的理论空气质量。由内燃机原理可知，实际燃烧过程中的过量空气系数（“a”，下同）与发动机动力性、经济性和排气污染有如下的变化关系。  理论上1 Kg质量的汽油完全燃烧所需的空气为14.7Kg， a=14.7；14.7，即a=1。此时发动机的动力性和经济性均好，被称为标准混合气。当a=0.85～0.95时，火焰的传播速度最快，燃烧速率最大，燃烧温度和压力都最高，发动机发出的有效功率也最大，因而称为功率混合气。此时，废气中的一氧化碳（CO）和未燃烧的燃油—碳氢化合物（HC）排出量较多。当a＜0.8时，由于火焰的传播速度降低，使燃烧不完全，耗油量增加，此时CO和HC显著增多，功率反而下降。当a=0.4～0. 5时，由于可燃混合气成分中严重缺氧，将使混合气无法燃烧，此混合气成分被称为火焰传播的上限。
  当a=1.05～1.15时，混合气较稀，燃烧最完全，经济性最好，因而称为经济混合气。当a＞1.2时，由于火焰传播速度降低较多，使燃烧迟缓，补燃量增多，随之动力性和经济性明显变差。同时，废气中未燃烧的HC也显著增多。如果混合气过稀，补燃会一直延续到排气终了，可能会引起化油器的回火现象。若混合气过稀到燃料分子的距离太大，则将使混合气中火焰不能传播，发动机不能稳定工作，甚至熄火停车。因此，当过量空气系数a=1.3～1.4时，称为火焰传播的下限。
  为了保证发动机发出最大功率和最大扭矩并兼顾到用户经常使用的中、低速工况，科研人员经过若干次实验得出一个结论：其可燃混合气成分必须保持在火焰传播的上、下限范围以内变化。即过量空气系数a值应控制在0.8～1.2之间最为理想。因此，这些理论数据对于化油器的设计和制造是一个非常重要的参考依据。
  使用条件对可燃混合气浓度的影响

实践表明，发动机在工作过程中，其混合气的浓和稀不是固定不变的。随着发动机负荷、转速和温度的变化，混合比也随之而变化。混合比随负荷的增减，其变化幅度是很大的；当负荷不变，只是转速和温度起变化时，混合比的变化则是很轻微的。因此，混合比的浓和稀是对立的统一。可燃混合气浓度在形成过程中受多种因素的影响，其中，汽油的蒸发性能影响最大。汽油蒸发性虽然是由其自身的化学组成和馏分组成所决定，但使用条件对其蒸发速度和蒸发量也有一定的影响，下面分别予以阐述：
1.空气温度   
  人们在摸索化油器理想混合比的试验中发现，汽油进入化油器混合室与空气混合时，要吸收空气的热量才能蒸发，因而使空气的温度降低。车用汽油的蒸发量越大，则空气的温度降低越多。降低的数值与汽油蒸发量及汽化热成正比，与汽油单位质量所需空气量及热容成反比。1kg汽油蒸发时，要吸收相当于它的汽化热的热量。而在可燃混合气沿化油器和进气管流动过程中，汽油蒸发所需的汽化热只有取自可燃混合气。因此，随着汽油的不断蒸发，可燃混合气的温度就会不断降低。据试验测定，汽油在化油器中蒸发后形成的可燃混合气，其温度比进入化油器的空气温度低18～20℃。由此可见，空气温度的高低，与汽油蒸发量的多少有密切关系。提高汽油发动机的进气温度，能使汽油的表面张力降低，雾化的油粒更细微，蒸发面积增大，因而蒸发速度和扩散速度增加，蒸发量变大。但同时也看到，当进气温度升高时，混合气成分中的含氧量相对减少（即混合气密度降低），使进入发动机气缸的可燃混合气必然渐少，造成充气量不足，发动机功率降低。
2. 进气流动速度   
  科研人员通过汽油动蒸发模拟装置的试验中看到：当汽油从化油器喉管处喷出时，在气流的作用下被分成直径不同的油粒，然后呈三种状态经过进气管：一种是已经完全汽化的油蒸汽；另一种是平均直径为0.2～0.5mm的小颗粒油滴，它们在气流中漂浮不定，如果气流速度较快，它们就会被气流产生的动能击碎得更加细小，使蒸发和扩散的表面积增大，从而获得较高的蒸发速度、扩散速度和蒸发量；第三种是大颗粒油滴，因其自身较重，不能被气流携带，故在离化油器喉管约10cm处就落在进气管壁上，形成沿进气管流动的液体油膜。这种油膜的流动速度约为空气速度的1/50，必须依靠高速气流的冲击，才能提高其蒸发量。
试验表明，浓的可燃混合气成分中，汽油所占比例较大，吸收空气的热量多，混合气温度降低不少，对汽油的蒸发明显不利；而稀的可燃混合气成分中，汽油所占的比例较小，因此，吸收的空气热量相对较少，混合气温度降低不多，扩散速度也快，因而对汽油蒸发有利。随着可燃混合气浓度的提高，汽油的蒸发量就会减少。
3.气缸壁温度   
  在混合气形成的过程中，气缸壁的温度对汽油的蒸发会产生不同程度的影响。这是因为可燃混合气进入汽油发动机气缸后，还没有汽化的油滴因吸收缸壁的热量而被汽化，气缸壁的温度高，则汽油在气缸内的蒸发量便增大，因此，它对发动机冷起动的难易有着十分密切的关系。
  以上四种影响汽油蒸发性的因素说明，要使汽油发动机易于冷起动、升温速度快、耗油率降低、机械磨损小，除了要求汽油本身应该具有良好的蒸发性外，还与操作汽油发动机的人员有密切关系。如果操作人员熟练、懂得使用条件对蒸发性的影响，根据季节气温变化和汽油发动机的工作情况，采取相应的措施，适度调整可燃混合气的浓度，适当提高发动机的转速等，就可以使汽油在发动机内的蒸发速度加快，其蒸发量增加，从而提高汽油的雾化质量，以便充分发挥发动机的最佳性能。

看文字还是有点枯燥无味，有时间你还是把文字转换为视频现场讲解效果要好的多。