第四章第一节汽油机的燃烧.ppt

第四章 汽油机混合气的形成和燃烧 第一节 汽油机燃烧过程 一 、正常燃烧过程 （一）正常燃烧过程进行情况 研究方法：测取燃烧过程的展开示功图。 (1) 着火延迟期（滞燃期） 从火花塞点火（点1）至气缸压力明显脱离压缩而急剧上升时（点2）的时间或曲轴转角。火花塞点火电压10～15kV，能量最多在40～80mJ，局部温度可达到3000K。 (2) 明显燃烧期（急燃期） 火焰前锋——在均质混合气中，当火焰中心形成之后，火焰向四周传播，形成一个近似球面的火焰层。火焰速度UT——火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。 绝大部分燃料在这一阶段燃烧，活塞又靠近上止点，所以气缸压力急剧上升。用平均压力上升速度来表示：[MPa/（°）] (3)后燃期 它是指明显燃烧期以后的燃烧，主要是火焰前锋后未及时燃烧的燃料的再燃烧，贴附在气缸壁上未燃混合气层的部分燃烧及高温分解的燃烧产物（H2、CO等）的重新氧化。这种燃烧已远离上止点，应尽量避免。 （二）燃烧速度 燃烧速度——是指单位时间燃烧的混合气量，表示为 AT——火焰前锋面积 ρT——未燃混合气密度 UT——火焰速度 发动机转速一般4000-8000r/min,燃烧时间极短 仅0.001-0.002s，要求有足够的燃烧速度。 影响燃烧速度的因素: 图 (2) 混合气成分的影响 2 火焰前锋面积AT 利用燃烧室几何形状和火花塞位置的配合,可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积,以调整燃烧速度，它直接影响到明显燃烧期相当曲轴转角的位置及燃烧速度变化情况。 ? 3 可燃混合气浓度ρT 增大未燃混合气密度,可以提高燃烧速度,因此增大压缩比和进气压力,均可加大燃烧速度。 (三) 不规则燃烧 各循环间的燃烧变动、各缸间燃烧差异。 1、各循环间的燃烧变动 各循环间燃烧变动现象： 2 各缸间燃烧差异 原因：在发动机进气管中，混合气比例、大小不一的雾化油粒以及附在管壁上的油膜厚度不同，各缸进气歧管的差别，各缸间进气重叠引起的干涉等现象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状态等不能完全一致。 因此在多缸汽油机上，各缸混合气成分存在差异，化油器式汽油机的这种现象更明显。各缸混合气的不同，使得各缸不可能在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济混合气或功率混合气浓度，使得整个汽油机功率下降，油耗上升，排放恶化。 影响混合气分配不均的主要因素：进气系统所有零件的设计和安装位置。影响最大的是进气管的设计。 （四） 燃烧室壁面的熄火作用 二、不正常燃烧 分类：爆燃和表面点火 （一）爆燃 1 爆燃的外部特征 气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸(3000-7000Hz)。 2 爆燃产生的原因 原因:末端混合气的快速自燃。在正常火焰传播的过程中,使处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合（常称末端混合气）,进一步受到压缩和辐射热的作用,加速了先期反应，并放出部分热量，使本身的温度不断升高。导致在火焰前锋尚未到达之前,末端混合气已经自燃,且这部分混合气燃烧速度极快, 火焰速度可达每秒百米甚至数百米以上,使局部压力、温度很高, 并伴随有压力波冲击。 位置：燃烧室中离开正常燃烧最远的地方以及具有高温的地方（如排气门和积炭处）。 爆燃时的示功图 4 影响爆燃的因素 从末端混合气是否易于自燃分析。 1) 燃料性质 辛烷值高的燃料,抗爆燃能力强。 2) 末端混合气的压力和温度 末端混合气的压力和温度增高,则爆燃倾向增大。如提高压缩比, 则气缸内压力、温度升高，爆燃易发生。 活塞、气缸盖采用轻金属，其导热性能好，末端混合器的温度低，爆燃倾向低。 (二)表面点火 爆燃和早燃相互影响 三、使用因素对燃烧的影响 2 点火提前角 3. 转速 转速增加时,气缸中紊流增强,火焰速度增加,以秒计燃烧过程缩短,但由于循环时间亦缩短,一般燃烧过程相当的曲轴转角增加,所以应增大点火提前角。 转速增加时，火焰速度也增强，爆燃倾向降低。 4.负荷 负荷? ? 节气门开度? ? 进入气缸的混合气? 残余废气量基本不变?废气的比例相对??混合气稀释程度? ?火焰速度??燃烧恶化 故在怠速时应供给较浓的混合气 负荷??每循环时间? ? 传热损失??经济性降低，这时需要增大点火提前角?? 负荷? ? 缸内p?，T? ? 爆燃趋势?。 5.大气状况 p0? ?充气量?G? ? ?? ?压缩压力低?着火延迟期长和火焰速度慢? 经济性?，动力性?。 但爆燃趋势? T0? ?充气量 ?G? ? 经济性?，动力性?。 易发生气阻、爆燃 3)火焰前锋传播到末端混合气的时间