空燃比

空气燃烧比 (AFR) 是燃烧过程中空气与固体、液体或气体燃料的质量比。 燃烧可能以受控方式发生。

空燃比决定了混合物是否可燃、释放了多少能量以及反应中产生了多少不需要的污染物。 通常存在一定范围的燃料空气比，在该范围之外不会发生点火。

在内燃机或工业炉中，空燃比是抗污染和性能调整的重要衡量标准。 如果提供的空气正好足以完全燃烧所有燃料，则该比率称为化学计量混合物，通常缩写为 stoich。 低于化学计量的比率被认为是丰富的。 浓混合物效率较低，但可能会产生更多的能量并使燃烧温度降低。 高于化学计量比的比率被认为是稀的。 稀薄混合物效率更高，但可能会导致温度升高，从而导致氮氧化物的形成。 一些发动机设计有允许稀薄燃烧的功能。 对于精确的空燃比计算，由于海拔高度或进气温度不同导致空气密度不同，可能会被环境水蒸气稀释或因添加氧气而富集，因此应指定燃烧空气的氧气含量。

从理论上讲，化学计量混合物中的空气刚好足以完全燃烧可用燃料。 实际上，这从未完全实现，主要是由于内燃机中每个燃烧循环的可用时间非常短。

在每分钟 6,000 转的发动机转速下，大部分燃烧过程在大约 2 毫秒内完成。 （每秒 100 转；曲轴每转 10 毫秒。对于四冲程发动机，每个活塞冲程需要 5 毫秒，完成一个四冲程 720 度循环（奥托循环）需要 20 毫秒。这是 从火花塞点火到 90% 的燃料-空气混合物燃烧所经过的时间，通常是曲轴旋转 80 度后。催化转化器被设计为在通过催化转化器的废气是近乎完全燃烧的结果时工作最佳 .

完全化学计量的混合物会燃烧得非常热，如果发动机在这种燃料-空气混合物中处于高负荷下，可能会损坏发动机部件。 由于该混合物处的高温，在高负载下可能会在接近xxx气缸压力时或之后不久发生燃料-空气混合物的爆震。 因此，化学计量混合物仅在轻至中低负载条件下使用。 在加速和高负荷条件下，使用更浓的混合物来产生更冷的燃烧产物，从而避免气缸盖过热，从而防止爆震。

汽油发动机的化学计量混合物是空气与燃料的理想比例，可以燃烧所有燃料而没有多余的空气。 对于汽油燃料，空气与燃料的化学计量比约为 14.7:1，即每 1 克燃料需要 14.7 克空气。

任何大于 14.7:1 的混合物都被认为是贫混合物； 任何小于 14.7:1 的混合物都是浓混合物——给定完美（理想）测试燃料（仅由正庚烷和异辛烷组成的汽油）。 实际上，大多数燃料由庚烷、辛烷、少量其他烷烃以及添加剂和可能的增氧剂或乙醇组成。

这些化合物都会改变化学计量比，大多数添加剂会降低化学计量比，使用氧传感器或其他反馈回路控制燃料空气比的车辆通过测量废气成分和控制燃料量自动补偿燃料化学计量比的这种变化。 没有这种控制的车辆可能难以运行某些混合燃料。