第六章汽油机混合气的形成和燃烧.ppt

3、半球形燃烧室 优点： 1、结构紧凑，火花塞位于中间，火焰传播距离是最短的； 2、进排气门倾斜布置，使气门直径较大，气道转弯较小，充气效率高，对转速变化不敏感； 3、具有较好的动力性能和经济性能，由于面容比小，HC排放量低。 缺点： 1、由于火花塞附近有较大容积，使燃烧速率大，压力升高率大，末端混合气冷却较差，工作粗暴； 2、NOx排放较多，气门驱动机构也较复杂。 应用：最高转速在6000r/min以上的车用汽油机几乎都采用此类燃烧室。 克莱斯勒300C HEMI发动机（美国汽车制造商克莱斯勒公司与梅塞德斯—奔驰的生产者德国戴姆勒—奔驰公司技术合作的产物）采用HEMI（代表半球状燃烧室结构 ）燃烧室、MDS可变排量系统和双火花塞点火系统。 不同燃烧室的特征及性能比较： 二、稀薄燃烧及缸内直喷式汽油机 常规汽油机：混合气是均质的，一般在空燃比α=12.6-17范围内工作。 主要缺点： 1）为防止爆燃，采用较低压缩比，这导致热效率较低； 2）浓混合气的比热容比低，使热效率降低； 3）只能用进气管节流方式对混合气充量进行调节，即所谓量调节，这使得泵气损失较大； 4）在化学计量比附近燃烧，其有害排放特别是NOx排放较高。 5）常规汽油机，特别是用三元催化转换器的汽油机，过量空气系数必须控制在φa＝1左右，从而限制其性能进一步提高。 稀薄燃烧汽油机：只要α17，且保证动力性能，就可以称为稀薄燃烧汽油机。 分为两类： 1）非直喷式稀燃汽油机：包括均质稀燃和分层稀燃式汽油机，一般只能在α25的范围内工作； 2）缸内直喷式稀燃汽油机：可在α大于等于25～50范围内稳定工作。 与常规汽油机相比，稀薄燃烧汽油机同时兼顾了燃油经济性和低排放特性。 1、均质稀混合气的燃烧室（主要通过改进燃烧室、高湍流和高能点火等技术）（一般20α17） （1）TGP（Turbulence Generating Pot)燃烧室：这种燃烧室可燃用稀混合气，低负荷下经济性较好。 一、爆燃 是汽油机最主要的一种不正常燃烧现象，常在压缩比比较高时出现。 （一）爆燃的外部特征 气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称为敲缸。 轻微敲缸时：发动机功率上升，油耗下降； 严重敲缸时：会产生冷却水过热，功率下降，油耗上升，发动机磨损加剧，排放污染增加（主要是排气冒黑烟）。 （二）爆燃产生的原因 正常燃烧：有明显的火焰前锋，且逐层向外传播，直至燃烧完毕。 爆燃：火焰前锋未到，未燃混合气的温度达到其自燃温度而着火燃烧，形成新的火焰中心，产生新的火焰传播。 正常燃烧与爆燃的不同： 正常燃烧的火焰传播速度为50-80m/s，无压力波，压力升高率在200-400 kpa/(o)的范围内。 爆燃的火焰传播速度：轻微爆燃时，火焰传播速度约为100m/s-300m/s，强烈爆燃时可高达800m/s-1000m/s。使未燃混合气瞬时燃烧完毕，局部压力、温度很高，形成强烈的压力冲击波。冲击波反复撞击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸声。 (三) 爆燃的危害 1、机件过载 强烈爆燃时的冲击波能使缸壁、缸盖、活塞、连杆、曲轴等机件的机械负荷增加，使机件变形甚至损坏。 2、机件烧损 汽油机燃烧终了时的温度可达到2000℃-2500℃, 而活塞顶、燃烧室壁及缸壁的温度仅为200℃-300℃，除了冷却水的作用外，能够维持如此低温度的原因，还包括在这些壁面上形成了气体的附面层，它起到隔热的作用。而强烈爆燃时的冲击波会破坏这一附面层，使机件直接与高温燃气接触。而严重爆燃时，局部燃气温度可高达4000℃以上，这样会使活塞头部和气门等机件烧损。同时热量传给冷却水引起发动机过热。 3、性能指标下降 严重爆燃时局部高温及强烈的压力冲击波，破坏了附面层，气体向缸壁的传热量大大增加，使热效率下降，功率降低，油耗增加。 4、发动机磨损加剧 由于传热损失增加，使冷却水和润滑油温度增加，使润滑油润滑效果变差，零件磨损加剧。实验表明，严重爆燃时磨损比正常燃烧时大27倍。 爆燃产生的炭粒形成积炭，破坏活塞环、火花塞、气门等零件 的正常工作，使发动机可靠性下降。 5、排气冒黑烟，补燃增加，排气温度增加 爆燃时局部高温引起热分解现象严重，使燃烧产物分解为HC、 H2、O2、NO及游离碳的现象增多，排气冒烟严重。 HC、H2、O2等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加，排气温度 增高。 （四）影响爆燃的因素 发动机工作是否有爆燃现象，一方面取决于所用燃料，另一方面取决于发动机的运转条件和燃烧室的设计。