空燃比对发动机的动力性和经济性的影响如下:
通过发动机试验得出空燃比与火焰温度,输出功率和油耗率之间的关系如下。
①、空燃比略小于理论空燃比,在13.5-14时,火焰燃烧温度最高,发动机升温快。
②、空燃比在12-13时,火焰的传播速度最快,发动机输出功率最大,此时的空燃比又称功率空燃比。
由于混合气浓度的增加,混合气中的燃料无法完全燃烧,发动机的油耗率明显升高,
③、空燃比在16左右时,汽油燃烧最完全,发动机的耗油率最低,而火焰温度和发动机功率均已下降,此时的空燃比称为经济空燃比。
如果继续减稀混合气,超过稀燃极限,就会出现失火,油耗率反而升高。
根据以上分析可以看出,提高发动机功率和降低燃油消耗是两个矛盾的指标,要提高功率,就会降低经济性。同样,要提高经济性指标,就必须降低动力性。
汽油发动机的混合气浓度通常控制在功率空燃比和经济空燃比之间,可使发动机获得较好的使用性能。当A/F≥18或A/F≤12时,动力性和经济性都会下降。
空燃比对尾气中有害气体成分的影响
空燃比决定了尾气中有害成分的含量,关系如下图。
备注:上图的数据发生在未经三元催化器处理的情况下。
①、一氧化碳
当空燃比小于14.7时,排气中的CO浓度急剧上升,反之,空燃比从16起则趋于稳定,并且数值很低。说明要减小CO的排放,必须采用稀混合气。
②、氮氧化合物
空燃比在16左右时,NOx的排放量最高,空燃比再小些或这再大些,NOx的排放量均会迅速减小。
当混合气很浓时,由于燃烧峰值温度和可利用的氧的浓度都很低,使NOx的生成量也较低。
当混合气很稀时,由于燃烧温度和速度降低,抵消了氧浓度增加这个有利因素,NOx的排放量下降。
备注:NOx的单位是ppm,即百万分之一。
③、碳氢化合物
空燃比在17以内时,随着空燃比加大,HC排放量下降。
空燃比超过17以后,继续加大空燃比,由于混合气太稀,火焰已无法完全传播,甚至失火,使HC的排放浓度迅速增加。