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发动机原理第七章 汽油机燃烧过程 课件
阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 目的:燃烧过程是将燃料的化学能转变为热能的过程。燃烧完全的程度影响热量产生的多少和排出废气的成分,而燃烧时间和时刻又关系到气缸压力变化和热功转换的程度,所以燃烧过程是影响发动机经济性、动力性和排气污染的主要过程。 传统汽油机的特点是形成均质混合气,燃烧过程是由定时的火花塞点火,火焰以正常的速度传遍整个燃烧室。燃烧过程要避免不规则燃烧和不正常燃烧。 要求:本章要求掌握汽油机的燃烧过程,学会分析影响汽油机燃烧过程的因素,掌握汽油机不正常燃烧的的原因和对策。了解燃烧室设计要求及特点。 第七章 汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 汽油机的燃烧过程 正常燃烧 不正常燃烧 表面点火 爆震 后火 早火 §7-1正常燃烧 火花塞放电时两极电压可达10-35kV,击穿电极间隙的混合气,造成电极间电流通过。电火花能量点燃电机附近的混合气首先形成火焰中心 ,而后火焰前锋以一定的正常速度扩散到整个燃烧室,气缸内温度和压力升高。此期间,火焰传播速度及火焰前锋面的形状没有急剧变化,该状况称为正常燃烧。 研究燃烧过程的方法很多,但简单易行且经常使用的方法是P-Ф示功图,它反映了燃烧过程的综合效应。汽油机典型示功图如下图P-Ф图所示。 一、燃烧过程的分段 P-Ф图,称为燃烧过程的展开示功图。按缸内压力变化 的特征,将燃 烧过程分为三 个时期: 1)滞燃期 (着火延迟期、 着火落后期) 2)急燃期 (明显燃烧期) 3)补燃期 (后燃期) 滞燃期(Ⅰ段) 从火花塞跳火( 1点)到火焰中心出现( 2点)的时间或曲轴转角称为滞燃期(占整个燃烧时间的15%)。 在最佳点火条件下,一般点火能量只需0.2mJ。对较浓和较稀的混气,点火能量只需3mJ。 为了保证发动机在各种工况下都能点火成功,实际点火能量一般为30-50mJ,高能点火系统则可达100mJ。 滞燃期每一循环都可能有变动,有时最大值可达最小值的数倍。 为了提高效率,应尽量缩短滞燃期。 为了保证发动机运转稳定,应尽量保证滞燃期保持稳定。 点火提前角20o~35o,着火延迟角4o~6o。 影响滞燃期的长短的因素 1.混合气成分(a=0.8-0.9) 2.点火时缸内气体温度和压力(压缩比) 3.缸内气体流动 4.火花能量 5.残余废气量 急燃期(II段) 从出现火焰中心(2点)开始到缸内出现最高压力(3点)为止。此时火焰 由火焰中心烧 遍整个燃烧室, 因此也称之为 火焰传播阶段。 燃油80-90%在此期间燃烧结束,一般在上止点后10~15°CA出现最高压力。 曲轴每转1°时缸内压力升高值ΔΡ/Δφ称为压力升高率(一般在0.2-0.4MPa)。压力升高率不能过高,过高则易工作粗暴。 最高压力点出现的时刻,对发动机的功率和经济性有重大影响。过早,则引起压缩负功增加,压力升高率增加;反之,则膨胀比减小,传热面积增大。可通过调整点火提前角来调整最高压力点出现位置点。 影响急燃期的因素 1.火焰传播的速度 2.火花塞的位置 3.燃烧室形式 4.点火提前角 燃烧速度即单位时间内燃烧的混合气的数量。 火焰传播方式根据混合气流动状态可以分为层流火焰传播(小于1m/s)和湍流火焰传播(50-80m/s)。 补燃期(Ⅲ段) 缸内出现最高压力(3点)以后到燃烧完全结束这段时间称为补燃期,因少量燃料未充分氧化、燃烧室边缘和汽缸壁上的燃料等继续燃烧,而使 燃烧推迟。补燃使 热负荷增加 、热效 率减小、功率下降, 若持续时间过长至 排气门打开时还在 燃烧,则会产生排 气管 “放炮”现象, 应加强涡流,使后 燃期尽可能缩短。 影响补燃期长短的因素 1.火焰前锋过后未来得及燃烧的燃料 2.贴附在汽缸壁上未燃烧的燃料 3.燃烧产物CO2和H2O的分解现象 补燃期内活塞已远离上止点,燃烧条件差,放热量得不到充分利用,所以补燃期越短越好。 二、不规则燃烧 汽油机不规则燃烧是指稳定正常运转情况下,各循环之间的燃烧变动和各气缸之间的燃烧差异。前者称为循环间的燃烧变动(或循环波动),后者称为各缸间的燃烧差异(或各缸工作不均匀)。 1.循环间的燃烧变动 是点燃式发动机的一大特征,指发动机以某一工况运行时,这一循环和下一循环燃烧过程的进行情况不断变化,具体表现在压力曲线、火焰传播情况及发动机输出功率均不相同。
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