发动机原理B-第四五章汽油机柴油机混合气的形成和燃烧-2012课件.ppt

第四章 汽油机混合气的形成和燃烧 发动机的燃烧过程是影响发动机动力性、经济性和排气污染的主要过程，对噪声、振动、起动性能和使用寿命也有重大影响。 4.1 汽油机正常燃烧过程 4.2 汽油机不规则及不正常燃烧 4.3 影响燃烧过程的因素 4.4 常用典型燃烧室结构 4.1 汽油机正常燃烧过程 汽油机的混合气的形成和燃烧过程是： 先在气缸外部的进气管（进气道）内，利用喷嘴或化油器使空气和燃油混合，形成可燃混合气； 混合气进入气缸后，到压缩行程终了时形成均匀混合气，再经电火花点火进行燃烧。 汽油机的正常燃烧过程是由火花塞点火开始，火焰前锋以一定的速度传遍整个燃烧室的过程。 对汽油机燃烧过程的分析主要根据展开示功图P-φ进行。 根据缸内压力变化的特征，汽油机的燃烧过程可分为三个阶段： Ⅰ-着火落后期 Ⅱ-明显燃烧期 Ⅲ-补燃期 循环变动原因 混合气成分波动 气体运动状态波动 影响循环变动的因素较多。如混合气浓度、发动机负荷、发动机转速、点火时刻、燃烧室的形状、火花塞位置、压缩比、配气定时等。 为提高发动机功率、减少油耗、降低排放污染与噪声,应使燃烧变动降低到最小限度。 可适当提高发动机转速及负荷、增大点火提前角、过量空气系数φat 控制在0.8～0.9左右、加强气体紊流、增加点火能量、采用多点点火等。 各缸工作不均匀原因 各缸进气充量不均匀 混合气成分不均匀 ? 从燃烧示功图也可看出各缸燃烧的差异，图5-3为CA6102发动机节气门开度75%，转速 n =1400(r/min)和3000（r/min)时各缸燃烧示功图。 4.4 常用典型燃烧室结构 燃烧室的结构直接影响到发动机的充量系数，火焰传播速度及放热率、传热损失及爆燃的发生，从而影响发动机的性能。 第一节 柴油机燃烧过程 由喷射系统在压缩行程接近终了时开始直接喷入燃烧室内 。 混合气形成的时间极短，混合气不均匀，在高温、高压下多点自燃着火燃烧的。 近年来柴油机发展 ，涌现出一些新型燃烧系统 ：高压共轨喷射系统 、燃料参烧技术等。 （一）燃烧过程概述 （二）燃烧放热规律  柴油机的燃烧室 * 发动机原理 * 三、对喷射系统的要求 在任一工况下都不出现不正常喷射现象，不产生穴蚀破坏。 根据不同转速和负荷的工况要求，在最佳的喷油时刻，精确提供所需的燃油量。 尽可能实现理想的喷油规律。 良好的油束特性能满足具体燃烧室的要求。 对于喷射系统的强化，应采取相应的措施保证有关零部件的强度和刚度，同时注意降低喷射系统的噪声与振动。 * 发动机原理 * 三、对喷射系统的要求 理想的喷油规律： 更高的喷射压力和喷油速率以及更短的喷油持续时间已是技术发展的一个明显趋势。 为避免柴油机工作过于粗暴，又希望实现“先缓后急”的喷油规律。 在所有的工况下都希望在喷射结束阶段能尽可能迅速地结束喷射。 第三节 混合气的形成和燃烧室 * 发动机原理 * 一、柴油机混合气形成特点和方式 柴油机可燃混合气的品质较汽油机差，因此采用较大的过量空气系数。 理想的柴油机混合气形成过程： 柴油机混合气形成方式 ： ? 空间雾化混合（不完全气相） 燃油与空气的相对运动速度是起主要作用的因素 ? 油膜蒸发混合（完全气相） 起主要作用的因素是燃烧室壁面温度、空气相对运动速度和油膜厚度。 预燃室 半开式 涡流室 * 发动机原理 * 二、分隔式燃烧室 涡流室燃烧室 ? 涡流室容积约占整个燃烧 室压缩容积的50%-60% ? 通道的截面积约为活塞截面积的 1%～3.5％ ? 涡流室燃烧过程 预燃室燃烧室 ? 预燃室容积约占整个燃烧 室压缩容积的35%-45% ? 通道的截面积约为活塞截面积的0.3%-0.6％ ? 预燃室燃烧过程 * 发动机原理 * 分隔式燃烧室柴油机的性能持点 靠强烈的空气运动来保证混合气质量，空气利用率较高。 空气运动随转速提高而增大，高速适应性能好。 喷射系统的要求较低，工作可靠性和使用寿命高。 燃烧室结构较为复杂，面容比大。 热效率低，经济性差。冷起动性也较差。 工作较为平稳，燃烧噪声较小。 预燃室燃烧室与涡流室燃烧室柴油机相比，上述特点一般表现得更为突出。 一般对燃油不太敏感，有较强的适应性。 在有害排放方面的突出问题是低负荷下的碳烟排放量较大，其余则优于直喷式燃烧室柴油机。 * 发动机原理 * 三、直喷式燃烧室－开式燃烧室 凹坑较浅，凹坑口径与活塞直径之比一般大于0.7。 主要依靠燃油的喷散雾化，因此要求高的喷射压力和较多喷孔数目。 混合气形成方式为空间雾化，一般不组织空气运动，空气利用率相对较低（1.5-2.2) 开式燃烧室一般适用于缸径较大（≥140mm），转速较低（≤2000r/min）的柴油机中。