第6章 汽油机混合气的形成与燃烧.ppt

降低燃烧循环变动的措施 多点点火有利于减小压力的循环变动 加大点火能量，优化放电方式 采用速燃技术，组织一定进气涡流，加强湍流扰动 采用燃油电控喷射技术 各缸充量一致性（空气、废气、燃料） 采用化学计量或略浓空燃比 （二） 各缸之间的燃烧差异 各缸间燃烧差异称为各缸工作不均匀。 各缸之间的燃烧差异主要是由于燃料分配不均使空燃比不一致造成的。 影响混合气分配不均匀的因素很多，总的来说，与进气系统所有零件的 设计和安装位置都有关 系，任何不对称和流动 阻力不同的情况都会破 坏均匀分配，其中影响 最大的是进气管的设计。 各缸间的燃烧差异　 这主要是燃料分配不均匀造成的。另外与进气量、进气速度、扰动强度、压缩比、燃烧室形状、火花塞位置的差异也有关。 　　在多缸汽油机的进气管里有空气、不同过量空气系数的混合气 、燃料蒸汽、雾化油滴和沉积在管壁上不同厚度的油膜，要将它们均匀分配到各个气缸是很困难的。由于各缸混合气成分不同，因此不可能使各缸都用经济混合气或功率混合气工作，使整个汽油机功率下降、耗油率上升、排放性能恶化。 多缸汽油机各缸之间的燃烧差异比柴油机大得多，除循环波动外，各缸间的混合气充量不均匀、混合气成分不均匀等因素也是主要原因。其中最重要的就是充量不均匀，由于进气系统设计不当、进气管动态效应以及各缸进气重叠干涉等原因，使各缸的实际充量系数不均匀，而汽油机进的是油气混合气，因而进入各缸的燃料绝对量不同；由于汽油机是外部混合，进气管内存在空气、油蒸气、各种浓度的混合气、大小不一的油粒以及沉积在进气管壁上厚薄不均匀的油膜，即进气管内的油气分布是多相和极不均匀的，因而进入各缸的混合气实际浓度是不同的；燃料中重馏分以及密度较大的添加剂不易到达边缘气缸，加重了各缸混合气成分的差异；当采用废气再循环时，各缸的废气进入量也会有差异，所有这些都造成了进入各缸的混合气的量和质都会产生差异。柴油机也存在各缸进气不均匀，但因仅是空气，而且空气量充足，因而影响较小。 事实上，多缸发动机各缸工作均匀性包括进气均匀性、燃料供应均匀性和燃烧均匀性。 评价可用Φa、Φc、Pe、be、pmax等。 由于各缸不均匀性的存在，很难找到对各缸都是最佳的点火提前角和过量空气系数，使得动力性、经济性和排放特性等整机指标难以优化；同时噪声和振动也会增加。 三、不正常燃烧 汽油机的不正常燃烧是指设计或控制不当，汽油机偏离正常点火时间及地点，由此引起的燃烧速率急剧上升，压力急剧增大等异常现象。 汽油机的不正常燃烧主要是爆燃和表面点火。 不正常燃烧 正常点火爆震燃烧 表面点火 非爆燃性表面点火 爆燃性表面点火 早火 后火 激爆 工作粗暴 1 、爆燃的外部特征 爆燃时，缸内压力曲线出现高频大幅度波动(锯齿波)，同时发动机会产生一种高频金属敲击声，因此也称爆燃为敲缸。轻微敲缸时，发动机功率上升，严重敲缸时，发动机 功率下降，转速下 降，工作不稳定， 机身有较大振动， 同时冷却水过热， 润滑油温度明显上 升。 （一）爆燃（爆震燃烧 ） a)正常燃烧 b)爆燃 一、爆燃 （KNOKING） 现象：金属敲击声 机理：爆燃是终燃混合气的快速自燃， 取决于末端混合气的温度、压力的时间历程。 1、爆燃现象 Observation 图７-１８　汽油机爆燃时的示功图 2、爆燃产生的原因 末端混合气自燃 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。在较大面积上多点着火，局部区域的温度压力急剧增加。这种类似阶跃的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音(即敲缸声)，产生爆燃。 火花塞点火后，火焰前锋面呈球面波形状以30~70m/s的速度向周围传播，燃烧产生的压力波（密波）以音速向周围传播，远在火焰前锋面之前到达燃烧室边缘区域，该区域的可燃混合气（末端混合气）受到压缩和热辐射，其压力和温度上升，燃前化学反应加速。若这一反应过于迅速，则会使末端混合气在火焰前锋面到达之前即以类似柴油机的低温多阶段方式开始大面积多点同时自燃着火。 爆燃发生时，火焰传播速度可陡然高达100~300m/s（轻微爆燃）或800~1000m/s（强烈爆燃）。 图７-１４　紊流强度与火焰速度比的关系 图７-１5　混合气成分对火焰传播的影响 三、 点燃式内燃机的的燃烧 COMBUSTION IN SI ENGINE 汽油机燃烧 Combustion in SI Engine 正常燃烧过程： 汽油机正常燃烧过程是由定时的火花点火开始，且火焰前峰以一定的正常速度传遍整个燃烧室的过