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可燃混合气对发动机性能的影响 四川省乐山师范学院物电系　胡琦　杨杰 摩托车发动机所称可燃混合气即指的是空气与汽油的结合物。其浓度（成分）对发动机的动力指标和经济指标影响非常大。它将直接影响用户的使用好坏。作者在教学、实验（实习）过程中，发现部分学生甚至一些维修技术人员在对化油器、空滤器实施清洗调试维修过程中，总是容易出现这样或那样的问题，引起用户的不满，严重者还会引发纠纷。问题的症结在于不了解可燃混合气浓度（成分）对发动机性能有着较大的影响，工作随意性而导致的。我们希望能够借助本文同大家共同讨论可燃混合气浓度（成分）对发动机性能的影响，以减少维修工作中的误区，提高维修技术水平。 摩托车可燃混合气形成的装置是化油器，化油器的供给规律取决于空气流入规律和燃油的流出规律。我们知道，汽油必须要蒸发为液态后才能与空气均匀混合，且须在化油器中以很短的时间形成高质量的可燃烧的混合气供给发动机。一般从理论上认为，1㎏的汽油要完全燃烧所需要的空气为14.8∶1㎏。所以我们把空燃比为14.8∶1的可燃混合气称之为理论混合气。如空燃比小于14.8∶1，则提示汽油含量较大，为浓混合气。将空燃比大于14.8∶1的可燃混合气定义为稀混合气。事实上不同的燃料，其理论空燃比数值是不相同的。中国方面是采用过量空气系数（α）来表述可燃混合气浓度（成分）指标。即： 　　　 α＝——————————————— 　　　　 由上式可知，这种表述方法同使用何种燃料无关，将α＝1的可燃混合气称为标准混合气；α＜1的为浓混合气；α＞１的则为稀混合气。 一般来说，可燃混合气的成分对发动机性能的影响是生产厂家通过试验来确定的。假定在发动机转速一定和节气门全开的情况下，流经化油器的空气量为一定值。此时，我们通过改变汽油主量孔的尺寸来改变供油量，就可得到不同的过量空气系数的可燃混合气。图1就是分别以不同的ａ值的可燃混合气供入发动机，并测定出相应的发动机的功率（p）和燃料消耗率(g)。据实验结果表明，发动机功率和燃料消耗率都是同过量空气系数有关的。 图1为一汽油机在转速不变和节气门全开条件下试验所得pｅ和αｅ随α值而变化的关系，图示中的纵坐标为ｐｅ和ｇｅ的相对值（用百分数﹪表示）。在功率坐标上，以使用各种浓度的混合气所得到的各种不同的功率值中的最大值为100﹪；而在燃料消耗率坐标上，这一个个燃料消耗率值中最小者为100﹪。 从理论上讲，当α＝1时，汽缸里空气中的氧正好可使其中的全部燃料完全燃烧。但实际上无法做到，受时间及空间条件的限制，汽油微粒和蒸汽不可能及时的与空气绝对均匀地混合，因此，即便当α＝1时，汽油也不可能完全燃烧。要想使可燃混合气中的汽油能够完全燃烧，可燃混合气的含量必须是α＞1的偏稀混合气。从图1中可以看出，该发动机在α＝1.1时，燃料消耗率处于最低谷，即经济性最好。这就说明在这种浓度的可燃混合气中，有适量富余的空气，才可能使汽油完全燃烧。经验表明，对于不同的汽油机，最低燃料消耗率的可燃混合气成分不尽相同，一般α在1.05～1.15的范围内。如果可燃混合气过稀（α＞1.05～1.15），虽然可燃混合气中的空气是可以将汽油完全燃烧，但是，由于过稀的可燃混合气会使油分子间的距离延长，燃烧速度减慢，在燃烧过程中，有很大一部分可燃混合气的燃烧可能会在活塞向下止点（BDC）移动时，燃烧空间容积很快增大的情况下进行的，这部分可燃混合气燃烧后释放出的热能转变为机械能的相对减少，而通过汽缸壁传给散热片（风冷机）或冷却液（水冷机），散失的热量相对增多，使汽油机的经济性和动力性都相应变差。如可燃混合气出现严重的过稀，燃烧过程甚至可能拖延到下一个循环的进气过程开始以后，这时残存于汽缸中的火焰将通过开启的进气门，将进气管中的新鲜的可燃混合气点燃，造成进气管回火，产生拍击声。加之过稀的可燃混合气燃烧时，单位容积的可燃混合气所能放出的热量也较少。结果造成汽油机输出的功率下降。因此对发动机不能供给这种过稀的混合气。之所以有些发动机在大修或清洗化油器后，容易出现发动机温度过高，冷车启动困难，甚至有些发动机在低转速段一旦遇到颠簸路面时，就出现只要一抖动就要熄火的怪现象。实质上，就是维修技术人员经意或不经意之间使化油器向发动机提供了较稀的可燃混合气造成的。 如果可燃混合气稀释到α＝1.3～1.4时，燃料分子之间的距离将进一步加大，当增大到使可燃混合气的火焰都无法传播的程度，发动机就不能稳定运转，甚至缺火停转。在摩托车技术中，我们将此ａ值称为过量空气系数的火焰传播下限。 从图1还可以看出，当节气门处于全开状态，而转速保持一定的情况下，过量空气系数为0.88时，发动机输出的功率最大。对不同的汽油机来说，过量空气系数α＝0.85～0.95时的可燃混合气中，汽油分子相对较多，混合气燃烧速度最快，热损失最小。假定其他