发动机原理-第五章汽油机混合气形成与燃烧1浅析.ppt

本章重点： 1、汽油机正常燃烧过程。 2、爆燃和表面点火。 3、影响燃烧的因素。 了解： ＊汽油机混合气的形成 ＊有害排放物的生成机理与控制 ＊汽油机燃烧室。 引言 1.燃烧过程的重要性 燃料燃烧完全的程度，直接影响到热量产生的多少和排出的废气的成分；而燃烧时机又关系到热量的利用程度。 所以，燃烧过程是影响发动机的动力性、经济性和排气污染的主要过程，同时与噪声、振动、启动性能和使用寿命也有重大关系。 2.对燃烧过程的要求 1）燃烧完全，释放出尽可能多的热能，减少废气中的有害物质。 2）燃烧及时，使放热集中在上止点附近，提高热功转换能力。 3.燃烧过程的研究方法 高速摄影法、示功图法 第一节 汽油机混合气的形成 第二节 汽油机的正常燃烧 1、火花塞跳火 2、缸内压力线偏离纯压缩线的始点 3、缸内最高压力点 θ-点火提前角 二、燃烧过程的几个阶段 1、滞燃期（着火落后期或着火延迟期）-火焰发展阶段 从火花塞开始跳火到火焰中心形成→着火落后期。 或：从火花塞开始跳火到缸内的压力明显脱离压缩线。 ＊火花塞跳火（10-15kV）后，氧化反应需要一定时间。 当混合气局部温度升高到一定程度后（3000K），形成发光区，即火焰中心。 ＊缸内的压力线与压缩线基本重合。 影响着火落后期的因素： 燃料的性质、混合气浓度(?=0.85～0.95最短)、火花塞跳火时缸内压力及温度、电火花强度等。另外，与残余废气量、缸内混合气的运动等因素有关。 ※ 从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时的曲轴转角，称为点火提前角，用?表示。一般为20—35oCA。 2、急燃期（明显燃烧期或显燃期） -火焰的传播阶段 从火焰中心形成到示功图上的压力达到最高点为止称为 明显燃烧期。 或：从火焰中心形成到火焰传遍整个燃烧室 3、后燃期（补燃期） 从最高压力点到燃烧结束为后燃期。 ＊火焰前锋后面没有燃烧的燃料，以及附在气缸壁上的混合气层继续燃烧，此外，以及部分燃烧及高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO等）重新氧化放热。 ＊在膨胀过程中的燃烧，活塞远离上止点，压力下降。 ＊远离上止点放热，热能不能充分利用。 ＊后燃期长，则使ηit↓，Pe↓，be↑，且排气温度↑，散热量↑。过长，会造成发动机过热，排气管“放炮”。 ＊希望后燃期尽可能短，后燃放热量尽可能少。 第三节 汽油机的不正常燃烧 (一)特征 1.出现尖锐的金属敲击声， 发出3000—7000Hz的金属振音； 2.油膜破坏,机件磨损加剧； 3.燃烧室、冷却系、排气温增加； 4.严重爆震时Pe下降、be升高； （轻微爆震时Pe上升、be下降） 5.排污增加，严重时排气冒黑烟； 6.振动加剧，压力线出现爆震波。 （二）原因 在火焰前锋到达之前,末端混合气受压缩和辐射的作用使温度、压力超过其临界温度、压力，产生自燃。 ＊末端混合气自燃，形成新的火焰中心,火焰传播速度可达800—1000m/s（强烈爆震）,缸内局部压力、温度急剧升高,压力来不及平衡,形成冲击波（激波）,冲击波反复撞击缸壁（频率可达3000Hz-5000Hz）,发出尖锐的敲缸声。 ＊激波来回反射，在示功图上形成锯齿形。 ＊大于5%的混合气自燃，足以引起激烈的爆燃。 ※重载爬坡、急加速时易爆震，换低挡以提高发动机转速可消除爆震。 （三）危害（强烈爆震） 1、机件过载 冲击负荷大，机件的机械负荷增加，使机件变形损坏。噪声增大。 2、机件烧损 汽油机燃烧终了的温度为2000~2500℃，由于冷却水和气体附面层 的作用，活塞顶、燃烧室壁和缸壁的温度保持在200~300 ℃。爆燃 冲击波破坏燃烧室内附面层和局部高温，使活塞头和气门等烧损， 同时会引起发动机过热。 3、润滑变差 发动机过热，使润滑效果变差，使磨损加剧。 4、积碳增多 高温裂解产生的碳粒形成积炭， 5、Pe下降、be上升 另外，高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离碳增 多，排气冒烟严重。 CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃烧，使排 温增高。 （四）影响爆燃的因素 有燃料因素、使用因素、结构因素等。 为便于分析，假定： t1 -从火焰中心形成起到火焰前锋传到末端混合气为止的时间。 t2 -从火焰中心形成起到末端混合气自行着火的时间。 所以： 当t1 t2 不爆燃，当t1 t2 ，爆燃。 1、燃料因素 汽油机的压缩比，应适应汽油辛烷值的要求。 2、运转因素 ＊点火提前角（BTDC） ↑ ，混合气的温度和压力↑—易爆燃； ＊转速↑，进气速度↑，压缩终了气体紊流度↑，火焰传播速度↑，—爆燃程度减弱； ＊负荷↑，进气量↑，混合气的温度和压力↑—易