发动机原理-§3汽油机燃烧.ppt

汽车发动机原理 第三章 汽油机混合气形成和燃烧 §3-1 汽油机燃烧过程 一、汽油机正常燃烧 二、汽油机不正常燃烧 §3-2 汽油机燃烧室 一、燃烧室设计的基本原则 二、典型燃烧室 第三章 汽油机混合气的形成和燃烧 §3-1汽油机燃烧过程 由于燃料性质、混合气形成方式和着火方式的不同，汽 油机的燃烧过程与柴油机的燃烧过程有较大的区别： ⑴ 汽油机燃烧过程属于预混合燃烧，具有定容燃烧的性 质。燃烧持续时间较短（约25～40°CA，柴：50～70°CA）。 ⑵ 由于爆燃的限制，压缩比不能过高。导致燃烧过程热 效率低，排气温度高。（膨胀不充分） ⑶ 由于接近定容燃烧，因此，燃烧最高温度较高；同时， 由于过量空气系数较小，不完全燃烧现象容易出现，排气污 染比柴油机严重。 燃烧过程分析 1、滞燃期（着火延迟期或着火落后期） 从火花塞点火到火焰核心形成的阶段。即从火花塞点火 (点1)至气缸压力线明显脱离压缩线而急剧上升时(点2)的时 间或曲轴转角。 火花塞点火，加速电极周围的预混合气热反应速度，温 度、压力升高而着火，形成火焰中心。 ⑴ 特点 压力、温度按压缩规律变化。 ⑵ 对性能的影响 汽油机燃烧滞燃期对性能的影响不如柴油机大，主要影 响示功图的位置。（应力求缩短滞燃期，控制着火时间） 2、明显燃烧期（急燃期） 指气缸压力线脱离压缩线开始急剧上升（点2）到缸内压 力达到最高点(点3)。 这期间经历了火焰核心形成到火焰传遍整个燃烧室。 ⑴ 特点 ① 是汽油机燃烧过程的主要阶段。燃烧掉绝大部分的可 燃混合气（80﹪～90﹪ ）; ② 燃烧速度（火焰传播速度）快（50～80m/s）; ③ 缸内温度、压力急剧上升，出现 、 ，缸内最 高压力可达3～5MPa 。 ⑵ 对性能的影响 最高压力 到达的时刻（点3 ）对汽油机动力性、经济 性、工作粗暴等有重大影响。 3点位置： 3点的出现的时刻非常重要。 太早：压缩功?，膨胀功? ? ?，动力性?，经济性? ?、 ?、 ?，机械负荷?热负荷?。 （压力升高率代表发动机工作粗暴程度） 太迟：热量利用率? ? ?。（加热时刻远离上止点） 还易造成排气管“放炮”，进气管“回火”现象。 一般 出现在上止点后12～15°CA, [MPa/degCA]为宜。可通过调整最佳点火提前角实现。 3、补燃期 从最高燃烧压力点3到燃烧结束称为补燃期。 ⑴ 特点 ① 燃烧火焰前锋面过后未燃烧的可燃混合气，以及燃 烧室边缘和缝隙中的未燃烧的可燃混合气。 ② 补燃期的燃烧与柴油机有所区别。（汽油机不象柴 油机随喷随燃，燃料在 以后还有喷入，补燃情 况要小得多。） ⑵ 对性能的影响 补燃期燃烧放出的热量不能有效转变为功，使排气温度 升高，热效率下降。（活塞下行，压力降低） 要求：尽量缩短补燃期。 二、汽油机不正常燃烧 1.爆燃 ⑴现象： 爆燃时，缸内出现特 别高的压力和压力升高率 〔 ≥3 MPa/°CA 〕 并出现高频激振波(锯齿 波)，敲击气缸和燃烧室 正常燃烧 爆燃 壁面，除发生金属敲击声 图3-2 汽油机正常燃烧与爆燃的比较 外，还会破坏缸壁上润滑油膜，加剧运动件的磨损。经常敲 缸的发动机排气温度增加，冷却水过热，润滑油老化加剧。 ⑵ 产生机理 火花塞点火后，火焰前锋面呈球面波形状以正常 传播速度（30～70m／s）向周围传播，缸内压力和温 度急剧升高，末端混合气在火焰前锋面尚未到达之前 产生自燃现象的结果。 末端可燃混合气由于压缩、加热（传热、热辐射） 的作用，加速了先期物、化反应，形成一个或几个新 的火焰中心，并以很快的火焰传播速度将终燃混合气 燃烧完毕。 ⑶ 特点 ① 火焰传播速度快。轻微爆燃时100～300m/s,强烈爆 燃时可达800～1000m/s或以上; ② 燃烧最高温度、压力高。燃气 ≥400