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汽油机工作原理及电控喷射技术 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室 汪洋 目录 汽油机的燃烧过程 汽油机的电控喷射技术 一、汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 点火过程 滞燃期及其影响因素 火焰结构与火焰传播过程 循环变动及各缸充量不均匀性 非正常燃烧 燃烧室结构 1、汽油机的燃烧过程 内燃机燃烧过程的分类 按照着火方式分为： 1）压缩自燃式——柴油机 2）火花点燃式——汽油机 3）喷雾火焰点燃——双燃料发动机 4）热面点燃式——微型甲醇发动机 按照混合气的组织方式分为： 1）均质混合气燃烧——汽油机 2）扩散燃烧—————柴油机 3）准均质燃烧————GDI汽油机 汽油机的燃烧过程分为三个阶段： 1）滞燃期（或者着火延迟期） 2）急燃期 3）后燃期 一、汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 点火过程 滞燃期及其影响因素 火焰结构与火焰传播过程 循环变动及各缸充量不均匀性 非正常燃烧 燃烧室结构 二、汽油机点火过程 （一）火核形成及其初期发展 Emin=4-7mJ 实际点火能量为40－100mJ,高能点火到100－300mJ 火花塞间隙0.6-1.2ms 电感式点火系统的火花塞放电分为三个阶段 1、击穿阶段 几个纳秒，1－3万伏特 2、电弧阶段 温度达到60000K,0.5ms 之后，火核达到 0.4mm, 3、辉光放电阶段 点火失败的几个原因： 1、击穿电压不够－－－断火现象 2、点火能量太小——小于临界火核直径－失火现象 （二）点火界限 几个影响因素： 1、混合气浓度；2、进气温度；3、进气压力；4、流动速度 （三）点火提前角 轿车汽油机范围： 30°－ 20 °CA 摩托车汽油机：40 °－10 °CA 偏离最佳提前角10 °，热效率损失5％ 最佳提前角的调整规律： 1、转速越大，提前角越大 2、负荷越小，提前角越大 （四）汽油机点火系统 分类： 1、电感式点火系统 2、电容式点火系统 一、汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 点火过程 滞燃期及其影响因素 火焰结构与火焰传播过程 循环变动及各缸充量不均匀性 非正常燃烧 燃烧室结构 三、滞燃期及其影响因素 一般把滞燃期定义为点火开始到燃烧完5％或10％的循环燃料所需的时间 滞燃期的波动是造成汽油机循环波动的主要原因之一 滞燃期的长短取决于：火花放电的能量、火花塞的形式、混合气的成分、流动状态 一、汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 点火过程 滞燃期及其影响因素 火焰结构与火焰传播过程 循环变动及各缸充量不均匀性 非正常燃烧 燃烧室结构 四、火焰结构与火焰传播速度 层流火焰速度： 当火焰静止时，或湍流很小，V为几cm/s到几m/s之间 实际火焰传播速度达到15－70米/秒。 原因是湍流运动。 其中的K,是与湍流强度有关的系数。 湍流对火焰燃烧区厚度的影响： 汽油机缸内湍流场实际测量（600r/min,160°CA) 一、汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 点火过程 滞燃期及其影响因素 火焰结构与火焰传播过程 循环变动及各缸充量不均匀性 非正常燃烧 燃烧室结构及缸内直喷技术 五、循环变动 各循环缸内燃烧的不稳定现象叫循环波动； 与柴油机相比，汽油机的循环变动较大，这是提高汽油机性能的障碍之一； 循环波动的表达方法: 其中： 循环波动的危害： 1、当循环变动δs大于10％时，动力性，经济性明显下降 2、噪声增大 实际情况： 点火正时偏差＋－（5－10）°CA 最高压力偏差0.5-1.2MPa; 最高压力对应曲轴角度偏差8－10°CA 造成汽油机循环波动的主要原因： 1、火核成长到扩展早期的变化（滞燃期中从火花塞放电到燃烧1％充量的阶段） 这阶段占整个燃烧持续期的1/4—1/3 最大值可以是最小值的三倍 其根本原因是： 火花塞放电间隙中混合气状态的不稳定性，包括：浓度、废气、湍流（微观） 2、其次是进气充量（油、气）的各循环波动（宏观） 汽油机运行参数对循环波动的影响： 1、空然比的影响。当混合气浓度在最大火焰传播速度浓度时（λ＝0.83)时，循环波动最小，当混合气过稀时，循环波动变大。 2、汽油机转速的影响。循环变动随着转速的提高而降低。 3、点火提前角的影响。最佳点火提前角对应的循环波动最小。 4、循环水温的影响。水温越高，循环变动越小 5、压缩比的影响。压缩比越大，循环变动越小 6、燃料品质的影响。 六、各缸