汽油机在不同工况下对可燃混合气的成分有着特定的要求。
车用汽油机的工况复杂多变，涵盖了超车、刹车、高速行驶以及在红灯信号下起步或怠速运转等多种情况。这些工况不仅导致负荷在0至100%的范围内变化，还会引起转速从最低到最高的波动。因此，对于混合气的数量和浓度，汽油机有着精细且严格的要求，这些要求会随着工况的不同而有所调整。
小负荷工况下，汽油机要求供给较浓的混合气，其空燃比α控制在0.7至0.9的范围内。在小负荷时，节气门的开度较小，导致进入气缸内的可燃混合气量不足。同时，上一个循环中残留在气缸内的废气在整体气体中所占的比例相对较大，这对燃烧过程产生了不利影响。因此，为了确保稳定的燃烧，必须供给浓度较高的可燃混合气。

1. 中负荷工况-以经济性为主要考量

混合气的空燃比α控制在0.9至1.1的范围内，且需要保证足够的量。由于发动机在大部分工作时间都处于中负荷状态，因此经济性成为了首要需求。在中负荷时，节气门的开度适中，为了达到最佳的耗油率，应该提供接近α=1的混合气，即略稀的混合气，这样可以在保证功率损失不大的同时，显著地节省燃油。

2. 全负荷工况-追求最大功率输出

空燃比α控制在0.85至0.95范围内，且需要充足的混合气量。当汽车面临重大阻力，如上坡或艰难路面行驶时，驾驶员会深踩加速踏板，使节气门完全打开，发动机进入全负荷工作状态。此时，发动机需要尽可能地输出最大功率，以充分发挥其动力性能，而经济性则退居其次。因此，化油器在此状态下需提供满足最大功率需求的空燃比α值。

3. 起动工况-混合气需求极浓

空燃比α控制在0.2至0.6范围内，且量需适中。发动机起动时，通常处于冷车状态，此时混合气预热不足，汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴转速较低，化油器喉管内的空气流速也相应较低，难以产生足够的真空度来喷出汽油。即便汽油从喉管流出，也因气流冲击不足而难以雾化，多数呈油粒状。这些油粒在与冷金属接触后会凝结在进气管壁上，无法随气流进入气缸，导致气缸内混合气过稀，难以引燃。因此，需要化油器提供极浓的混合气进行补偿，确保足够量的汽油蒸汽进入气缸，从而顺利启动发动机。

4. 怠速状态

描述的是发动机在没有对外输出功率的情况下，以最低转速进行运转。在此状态下，混合气燃烧所产生的能量仅用于克服发动机的内部摩擦阻力，从而维持其最低转速的稳定运行。通常，汽油机的怠速转速范围设定在300至700转每分钟，这个转速相对较低，导致化油器内部的空气流速也相应减慢，进而影响汽油的雾化效果，使得空气与汽油的混合变得不均匀。同时，由于节气门的开度非常小，进入气缸的可燃混合气量有限，再加上气缸内残留废气的稀释作用，混合气的燃烧速度会减慢，最终导致发动机动力不足。因此，为了确保发动机在怠速状态下能够稳定运行，需要提供较浓的混合气，其空燃比α控制在0.6至0.8的范围内。

5. 发动机加速时的工况特点

发动机加速是指负荷在短时间内迅速增加的过程。在此过程中，混合气的需求量急剧上升，同时需要确保混合气的浓度保持稳定。当驾驶员猛烈踩下油门时，节气门的开度会突然增大，导致汽车发动机的功率迅速提升。这一变化会引发空气流量和流速的增加，以及喉管真空度的提升。同时，汽油的供油量也会相应增加。然而，由于汽油的惯性大于空气，汽油在喷口处的喷出速度相对较慢，因此瞬时的汽油流量增加幅度相较于空气要小得多，这会导致混合气变得稀薄。

此外，在节气门急开时，进气管内的压力会突然上升。由于冷空气未能及时预热，进气管内的温度会下降，这不利于汽油的蒸发。因此，汽油的蒸发量会减少，进一步加剧了混合气的稀薄程度。这种情况会影响发动机的立即加速能力，有时甚至会导致熄火。

为了应对这一问题，可以采取强制供油的方法。在化油器节气门突然开大时，通过额外增加供油量，可以及时使混合气达到足够的浓度，从而确保发动机能够顺利加速。

综上所述，发动机在加速过程中的工况特点是混合气需求量急剧上升，同时需要保证混合气的浓度不下降。然而，由于汽油的惯性和进气管内温度的变化，混合气有时会变得稀薄，影响发动机的加速性能。通过强制供油的方法，可以有效地改善这一问题，确保发动机能够及时实现加速。
发动机的运转情况是纷繁复杂的，不同的运转状态对可燃混合气的成分有着各异的需求。在起动、怠速、全负荷以及加速运转时，发动机需要浓混合气，其成分比例α通常小于1。而在中负荷运转时，随着节气门开度的逐渐增大，混合气的浓度则需由浓转稀，α值介于0.9至1.1之间。当汽车正常行驶在大负荷或中负荷工况下，随着负荷的增加，化油器会相应地供给由浓渐稀的混合气，α值逐渐上升。一旦进入大负荷范围，混合气又会由稀转浓，以确保发动机能够输出最大功率。
此外，发动机运转过程中还可能遇到多种问题，如混合气过浓或过稀、点火系统故障、配气相位不正确等。这些问题都可能导致HC（碳氢化合物）读数过高，表明燃油未能充分燃烧。同样，CO（一氧化碳）的读数也能反映出发动机的燃烧状态。当CO的读数为零或接近零时，说明混合气燃烧充分。而CO含量过高则意味着燃油供给过多、空气供给不足，这可能是燃油供给系统或空气供给系统出现故障所致。

综上所述，发动机的运转情况对混合气的成分有着严格的要求，任何故障都可能影响到发动机的燃烧效率和动力输出。因此，对于发动机的维护和故障排查，我们必须深入理解其运转特点和相关参数的含义。
CO₂作为可燃混合气燃烧的产物，其含量高低直接反映了混合气的燃烧效率。当混合气燃烧得越完全时，CO₂的读数就会越高，特别是在混合气充分燃烧的情况下，尾气中CO₂的含量甚至能达到峰值，即在13%～16%的范围内（无论是否装有催化转化器）。然而，如果发动机的混合气出现过浓或过稀的情况，那么CO₂的含量都会相应地降低。具体来说，当排气管尾部的CO₂含量低于12%时，我们往往需要根据其他排放物的浓度来进一步判断发动机混合气是过浓还是过稀。

此外，燃油滤芯过脏、燃油油压过低、喷油嘴堵塞、真空泄漏以及EGR阀泄漏等问题，都可能导致混合气过稀；而空气滤清器阻塞、燃油压力过高或控制系统存在故障等，则可能导致混合气过浓。另一方面，O₂的含量也是反映混合气空燃比的重要指标。在燃烧正常的情况下，只有少量的未燃烧O₂能通过气缸，因此尾气中O₂的含量应维持在1%～2%的水平。如果O₂的读数小于1%，则说明混合气过浓；而读数大于2%时，则表示混合气过稀。同时，我们还可以根据O₂和CO的读数变化来进一步诊断混合气的问题所在。例如，当O₂读数偏低而CO读数偏高时，可能的原因包括喷油器密封不严造成燃油泄漏、燃油压力调节器损坏导致燃油压力过高、与燃油喷射系统相关的传感器和发动机控制模块存在故障等；而当O₂读数偏高、CO读数偏低时，则可能的原因包括真空泄漏、燃油压力过低、喷油器堵塞等。
利用功率平衡试验和尾气分析仪的读数，我们可以对每个气缸的工作状况进行详细诊断。当每个气缸的CO和CO₂读数都下降，同时HC和O₂读数上升，且这种变化量在所有气缸中保持一致时，说明每个气缸都处于正常工作状态。而如果只有一个气缸的变化微小，则可能表明该气缸的点火或燃烧过程存在问题。
此外，当某气缸停止工作时，尾气中的O₂浓度会相应上升。例如，在四缸发动机中，如果有一缸不工作，其O₂浓度将增加至4.75%～7.25%，若有两缸不工作，则浓度上升至9.5%～12.5%。

另一方面，废气中的NOX约有95%为NO，这种物质主要在燃烧室中产生。氮分子N在常规条件下是稳定的，但在高温1800℃和高浓度O₂的环境下，氮和氧会反应生成NO。因此，NOX的产生通常与混合气的完全燃烧相关，而不是像CO和HC那样在混合气的不完全燃烧中产生。由于只有完全燃烧才能达到足够的高温以支持NO的产生，所以如果燃烧室无法达到1800℃以上的高温，N₂和O₂将不会反应生成NO，而是直接从排气系统中排出。

综上所述，影响燃烧中NOX浓度的关键因素是燃烧室所能达到的最高温度和空燃比。为了减少废气中的NOX含量，我们可以采取阻止燃烧室温度达到1800℃、缩短高温持续时间或降低氧浓度等措施。然而，值得注意的是，在诊断发动机性能故障时，如果能够测量其他四种气体（如CO、HC、O₂等），那么NOX的测量可能并非必需。目前国内对NOX的测量条件尚不成熟，且测功机的价格、使用情况以及环保要求等因素都尚未成熟。因此，在实际操作中，我们可以通过分析其他气体的排放情况来间接评估发动机的性能。同时，怠速时的NOX排放量也能提供一些有关发动机状态的有用信息。高浓度的NOX往往是由于氧气过量或燃烧室内温度过高所造成的。
要有效控制NOX的排放量，必须精准调控空燃比，并采用废气再循环（EGR）或增加进排气重叠角的方法来降低燃烧室温度。在怠速状态下，正常的NOX排放应不超过100ppm，而在稳定的道路工况下，其排放应高于这一数值。若发动机混合气过稀、点火提前角设置不当，或其他故障导致冷却温度过高，NOX排放将急剧上升，即便使用高性能的三元催化剂和废气再循环系统也难以确保排放达标。此外，燃烧室内的积碳问题会导致压缩比增加或引发只热点火现象，这两种情况都会使NOX排放量增加。同时，发动机爆震也会使得NOX排放持续处于高位。在排除其他故障因素后，若发动机工作正常而NOX排放依然过高，则可能是催化转换器出现故障。