发动机的空燃比到底是什么?对发动机有什么影响?

李大宝AAA


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空燃比是发动机运转时的一个重要参数,它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。也可以这样说,你这个车省不省油,就看空燃比怎么样了!是正好,还是不足!(正常的空燃比为14.7:1,1克的油,14.7克的空气!)


工作原理

其实,原理非常的简单,主要是通过前氧传感器进行监测,(前氧传感器的作用:调整空燃比,让发动机工作在一个最理想的状态!后氧传感器的作用:三元催化器的转换作用,使废气排放达到一定的标准!)为使废气催化率达到最佳(90%以上),必然在发动机排气管中安装氧传感器并实现闭环控制,其工作原理是氧传感器将测得废气中氧的浓度,转换成电信号后发送给ECU,(浓度过高,就会少喷油,多进气,浓度过低,就会多喷油,少进气,就是这样来回循环工作)使发动机的空燃比控制在一个狭小的、接近理想的区域内(14.7:1),若空燃比大时,虽然CO和HC的转化率略有提高,但NOx的转化率急剧下降为20%,因此必须保证最佳的空燃比,实现最佳的空燃比,关键是要保证氧传感器工作正常。如果燃油中含铅、硅就会造成氧传感器中毒。此外使用不当,还会造成氧传感器积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断、内部线路断脱等故障。氧传感器的失效会导致空燃比失准,排气状况恶化,催化转化器效率降低,长时间会使催化转化器的使用寿命降低。


对发动机的影响(两个方面的影响)

混合气浓的影响

怠速时,发动机负荷下降,节气门开度变小,进气量降低,且这时进气管因节气门开度变小而产生真空,排气时废气会倒吸进进气管,导致进气管内进的氧气量进一步降低。此时如果喷油过浓,会导致空燃比大大减小,也就是汽油比例过高,所以氧气会极度匮乏,导致燃烧效率非常低,经济性很差,可以想象,生成物必然以C和CH、CO、NOx为主,既不环保,又费油,而且会造成汽缸、火花塞因为积炭而不能正常工作。


混合气稀的影响

接下来我们再来看一下混合气过稀对发动机的影响!

怠速时,发动机负荷下降,转速下降,缸内温度随之下降,气化开始变得困难,如果此时混合气过稀,空燃比增大到一定程度,也就是空气比例很大的情况下,会使点火困难,火焰前锋从点火点向缸内边缘地带推进的过程中,由于缸中汽油分子很少,极易熄灭,使的汽油未能真正燃烧完全,废气,主要是未燃烧的汽油(CH),污染环境而且会破坏三元催化剂,同时燃烧失败带来的熄火怎么也不是什么好事情。当然,一定程度的稀气是有利于高效燃烧的,稀燃技术是现在一个重要的技术方向。


从以上我们可以看出,基本上氧传感器,决定了混合气浓度的高低!它的好坏,很大程度上,对你油耗的高低,也会起到一个决定性的作用!

总结

空燃比,决定着发动机工况的好坏,混合气过浓和过稀,都对发动机不好,你加的汽油,很大程度上决定着空燃比,所以,油品质量好坏很重要!!

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空燃比(Air-fuel ratio,简称AFR)是指在内燃机运行过程中,空气与燃料的质量之比。如果它恰好等于能使得燃料完全燃烧的化学计量比,则称为化学计量空燃比, 汽油的化学计量空燃比大约为14.7,柴油大约为14.3。。空燃比是减少排放和提高内燃机性能的一个非常重要的参数。以下是一个空燃比的影响的示意图:


理论上来讲,以化学计量空燃比混合的空气可以和燃料可以正好完全燃烧完毕。但这实际上无可能发生。因为实际的缸内燃烧过程极短,以6000转/分的发动机来说,可能只有 4-5毫秒(从电火花点火到空气、燃料完全混合即曲轴转角转过约80°时)。

因此,汽车还需要尾气净化装置催化转换器来净化尾气。

然而,如果在高负荷状态下使用化学计量空燃比,其高温导致混合气爆炸(即爆震现象),产生的高温高压将可能使发动机部件严重损毁。以此实际上化学计量空燃比只用在低负荷状况下。在需要大扭矩(高负荷以及起步加速阶段)的情况下,则使用浓混合气(较低的空燃比),以降低燃烧温度(虽然这样效率和排放净化效果较差),防止爆震和汽缸头过热。因此,多数缸内直喷发动机,都多少会因为爆震的问题,有使用限制扭矩和高负荷时混合气加浓的措施,这也是为什么很多车的发动机号称低油耗,但整车实际的油耗很高的一个原因。

极端情况下,如果混合气过浓,则排放会产生问题,严重情况下会淹缸,如果混合气过稀,则会很容易导致发动机熄火。


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我们所说的空燃比是指混合气中空气与燃料之间的质量的比例。比例不同,发动机的表现也会有所不同。比如说燃烧速度最大时的空燃比在12~13左右,这时候发动机的转矩最大,功力性能是最好的。

下图的阴影部分就是输出功率最佳的时刻,这个标志性的比例我们将它称为功率空燃比。

不过除了动力性外,我们还要讲究经济性。当空燃比为15~16时,混合气较稀,燃烧速率较慢,有利于燃油完全燃烧。因为这时候发动机的经济性最好,因此它又称为经济空燃比。

至于说空燃比有什么影响。答案是它作为一个需要在不同工况下进行调节的系数,对发动机动力性能、燃烧稳定性、尾气污染物排放都会产生影响。

举例来说,汽车在怠速时,由于转速低活塞对混合气吸入不足,空燃比较低。这种情况下燃油和空气发生氧化反应后会有剩余,燃油还会继续同燃烧产生的二氧化碳进一步发生反应产生一氧化碳。

而且要说明的是,调控空燃比是比较复杂的一件事,需要很多技术进行支撑。比如为了要调控空燃比,氧传感器的作用很大。程序上,会利用氧传感器得出当时燃烧的实际空燃比例,再反馈到ECU,进而根据所需工况使用内置的调控逻辑对喷油量和点火时机等一系列参数进行实时调控,并通过控制喷油器开启时间来进行精确配制。

所以大家平时也要多注意此类设备的保养,避免引起空燃比失衡。


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空燃比:

指的是可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比,表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数,它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。

理论空燃比:即将燃料完全燃烧所需要的最少空气和燃料质量之比。燃料的组成成分对理论空燃比的影响不大,汽油的理论空燃比大体约为14.7,也就是说,燃烧1g汽油需要14.7g的空气。

一般常说的汽油机混合气过浓过稀,其标准就是理论空燃比。空燃比小于理论空燃比时,混合气中的汽油含量高,称作过浓;空燃比大于理论空燃比时,混合气中的空气含量高,称为过稀。混合气略微过浓时,即空燃比为13.5-14时汽油的燃烧最

好,火焰温度也最高。因为燃料多一些可使空气中的氧气全部燃烧。而从经济性的角度来讲,混合气稀一些时,即空燃比为16时油耗最小。因为这时空气较多,燃料可以充分燃烧。从发动机功率上讲,混合气较浓时,火焰温度高,燃烧速度快,当空燃比界于12-13之间时,发动机功率最大。

在带有三效催化转化器的发动机中,发动机必须调整到理论空燃比,14.7:1。在空燃比控制方面,为使废气催化率达到最佳(90%以上),必然在发动机排气管中安装氧传感器并实现闭环控制,其工作原理是氧传感器将测得废气中氧的浓度,转换成电信号后发送给ECU,使发动机的空燃比控制在一个狭小的、接近理想的区域内(14.7:1),若空燃比过大,虽然CO和HC的转化率略有提高,但NOx的转化率急剧下降为20%,因此必须保证最佳的空燃比,而实现最佳的空燃比的关键是要保证氧传感器工作正常。

燃油中含铅、硅就会造成氧传感器中毒,此外使用不当,还会造成氧传感器积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断、内部线路断脱等故障。氧传感器的失效会导致空燃比失准,排气状况恶化,催化转化器效率降低,长时间会使催化转化器的使用寿命降低


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