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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
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