1.空燃比

空气的英文是Air，燃油的英文是Fuel，可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，表示为A/F。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。

2.理论空燃比

理论空燃比即燃料完全燃烧所需要的最少空气质量和燃料质量之比。汽油的理论空燃比大约为14.7，也就是说，燃烧1kg汽油需要14.7kg的空气。

一般常说的汽油发动机混合气过浓过稀，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，当空燃比介于12～13之间时，发动机功率最大。

3.过量空气系数

过量空气系数用符号λ表示，它是表示混合气浓度的另一个概念。

λ=实际空气供给量/理论空气需求量

（1）λ=1。实际空气量与理论空气需求量相当，也就是理想情况下λ=14.7∶1的理论燃油空气混合气（也称为空气与燃油的理想配比）。

（2）λ＜1。空气量不足时形成浓混合气。进气管喷射式汽油发动机在λ=0.95～0.85时可以达到其最大功率。

（3）λ＞1。空气量过多时形成稀混合气。λ＞1时耗油量最低，同时功率降低。

（4）λ＞1.2。混合气不易点燃。出现燃烧断火现象，发动机运转不平稳，耗油量增加，功率下降。λ=0.9～1.1时可以同时实现最佳功率和理想的耗油量。

4.发动机工况

发动机工况是发动机工作情况的简称，其主要参数是负荷和转速。汽车在行驶过程中的载荷、车速、路况等经常变化，因此汽车发动机工作时有以下特点：工况变化范围大，负荷可从0变到100%，转速可从最低稳定转速变化到最高转速；在汽车行驶的大部分时间内，发动机在中等负荷（部分负荷）下工作。轿车发动机负荷经常是40%～60%，而货车发动机负荷则为70%～80%。

发动机常见的工况有冷起动、暖机、怠速、部分负荷、加速、大负荷、加速等工况。在不同的发动机工况下，必须对混合气浓度采取修正措施。

（1）冷起动。冷起动时，空气燃油混合气由于不良的涡流、蒸发量少、低温时燃油附着在气缸壁上等原因而较稀，为了消除这些不利因素并便于发动机起动，必须多供给燃油。

（2）暖机。起动后在低温阶段内还需要短时多提供燃油，以便抵消混合不充分和冷凝的影响。暖机运行阶段仍有燃油冷凝到冷态气缸壁上，因此发动机需要加浓混合气。

（3）怠速。达到运行温度后就会为发动机提供理想配比的混合气。

（4）部分负荷。在部分负荷范围内，要遵循低有害物质排放和低燃油耗量的原则。这两个目标通过理想配比的混合气实现。

（5）满负荷。发动机输出其最大转矩或最大功率。与部分负荷时相比，则必须降低空燃比。空燃比降低取决于转速。(www.daowen.com)

（6）加速。突然打开节气门时，混合气短时变稀，此时会出现加速停顿。因此加速时必须额外加浓混合气，以确保平稳过渡。

5.尾气成分（见图1-1-9）

（1）一氧化碳（CO）。空气不足（混合气浓）时一氧化碳的含量增加，λ=1且混合气稀时其含量很小。一氧化碳无色无味。它的毒性很大，在浓度大于0.3体积百分比时可致人死亡。

（2）碳氢化合物（HC）。HC排放产生于空气不足（λ＜1）和空气过量（λ＞1.2）时。λ=1.1～1.2时HC排放量最少。碳氢化合物能产生典型的尾气臭味，并可致癌。

（3）氮氧化物（NO_x）。氮氧化物与过量空气系数λ的关系正好和碳氢化合物排放相反。空气不足时，氮氧化物增大至最大值。λ=1.05～1.1时，则降到稀薄范围内。

氮氧化物是无色气体，会强烈刺激呼吸道，并在浓度较高时导致麻痹现象。此外，它也是形成臭氧的原因之一。燃烧室温度和压力较高时会产生氮氧化物。

（4）有害物质。燃油空气混合气完全燃烧时仅产生水蒸气和二氧化碳。不完全燃烧时，就会产生由氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）和有害物质。有害物质约占1%～2%，有害物质包括CH、NO_x、CO等。汽油发动机尾气排放各气体含量如图1-1-9所示。

图1-1-9 汽油发动机尾气排放示意图

6.闭环控制

闭环控制是控制论的一个基本概念，是指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。输出端回馈到输入端，并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。闭环控制在各种控制实例中有具体的表现方式，比如上面举的汽车发动机燃烧控制。

举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断地用手进行调节形成一个反馈闭环控制。

7.开环控制

如果系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这样的系统称为开环控制系统。控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。因此，开环控制系统又称为无反馈控制系统。

举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起已对按开关的这个活动没有影响；投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束。

课程互动

1）请说出发动机过量空气系数对发动机性能的影响？

2）请说出在发动机电控系统中开环和闭环控制的例子。