混合气的形成与燃烧.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将燃料的化学能转变为热能的过程 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 与噪声 振动 起动性能和使用寿命也有重大关系 汽油机燃烧过程概述 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 形成混合气混合气进入气缸后 到压缩行程终了时已大致构成均质混合气 再经电火花点火进行燃烧近年来汽油机发展 涌现出一些新型燃烧系统 稀薄燃烧系统 非均质混合气燃烧系统及缸内喷射技术等 第一节汽油机燃烧过程 一 正常燃烧过程 一 正常燃烧过程进行情况 二 燃烧速度 三 不规则燃烧 四 燃烧室壁面的熄火作用 一 正常燃烧过程进行情况 着火延迟期 明显燃烧期 后燃期 综上所述 汽油机正常燃烧过程是唯一地由定时的火花点火开始 且火焰前锋以一定的正常速度传遍整个燃烧室 二 燃烧速度 燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量AT 火焰前锋面积 T 未燃混合气密度UT 火焰速度控制燃烧速度就能控制明显燃烧期的长短及其相对曲轴转角的位置 现代汽油机转速很高 一般在5000 8000r min 燃烧时间极短 1 2ms 三 不规则燃烧 在稳定正常运转的情况下 各循环之间的燃烧变动和各气缸之间的燃烧差异 各循环间的燃烧变动 各缸间燃烧差异 一 各循环间的燃烧变动 四 燃烧室壁面的熄火作用 产生机理 燃烧室壁附近的火焰不能传播 在熄火区内存在大量未燃烧的烃 它是汽油机排气中HC的主要来源之一控制措施 减小熄火厚度 减小燃烧室的面容比F V 二 不正常燃烧 一 爆燃 二 表面点火 一 爆燃 外部特征 特别尖锐的金属敲击声 亦称之敲缸产生原因 在火焰前锋尚未到达之前 末端混合气已经自燃影响因素 燃料性质 燃料的抗爆燃能力 辛烷值 末端混合气的压力和温度 火焰前锋传播到末端混合气的时间 二 表面点火 产生原因 不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象早燃的危害 发动机工作粗暴 压缩功增大 功率下降 火花塞 活塞等零件过热早燃与爆燃的关系 早燃会诱发爆燃 爆燃又会让更多的炽热表面温度升高 促使更剧烈的表面点火 两者互相促进 危害可能更大 三 使用因素对燃烧的影响 一 混合气浓度 二 点火提前角 三 转速 四 负荷 五 大气状况 一 混合气浓度 在 0 8 0 9时 pz Tz p pe均达最高值 爆燃倾向增大 不完全燃烧 所以CO排放量明显上升 在 1 03 1 1时 燃料燃烧完全 be最低 缸内温度最高且有富裕空气 NOx排放量大 在 1 2时 火焰速度缓慢 经济性差 燃料不完全燃烧 HC排放量增多 工作不稳定 二 点火提前角 定义 从发出电火花到上止点间的曲轴转角特点 对应于每一工况都存在一个 最佳 点火提前角 这时汽油机功率最大 耗油率最低点火提前角调整特性 当汽油机保持节气门开度 转速以及混合气浓度一定时 汽油机功率和耗油率随点火提前角改变而变化的关系称为点火提前角调整特性 如图4 14所示 二 点火提前角 点火角过大 压缩功增加 且最高压力升高 爆燃倾向加大 点火过迟 燃烧最高压力和温度下降 传热损失增多 排温升高 功率 热效率降低 但爆燃倾向减小 NOx排放量降低 三 转速 转速增加时 气缸中紊流增强 火焰速度大体与转速成正比增加转速增加时 爆燃倾向减小转速增加时 应该相应加大点火提前角 四 负荷 汽油机负荷调节是量调节 当负荷减小时 残余废气所占比例相对增加当负荷减小时 需要增大点火提前角 五 大气状况 大气压力低 高原 气缸充气量减少 经济性和动力性下降 爆燃倾向减小大气温度高 同样气缸充气量下降 容易发生爆燃和气阻 第二节汽油机混合气的形成 汽油机混合气形成的方式 化油器式汽油喷射式 它们都属于在气缸外部形成混合气 都是依靠控制节气门开闭来调节混合气数量 一 化油器式混合气的形成 理想化油器特性 真空度 简单化油器特征 简单化油器的校正 主供油系的校正 满负荷加浓的校正 怠速加浓的校正 化油器变工况运行的校正 加速过程 急减速过程 起动过程 二 电控汽油喷射式混合气的形成 电控汽油喷射系统 ElectronicFuelInjection 是汽油机综合控制中最主要 最基本的部分 系统的基本构成 空气系统 燃料系统 控制系统 电控汽油喷射系统简图 系统的基本构成图 空气系统主要零件 燃料系统主要零件 燃料系统主要零件 控制系统主要零件 汽油喷射系统的优点 汽油喷射系统油量计量与控制的精度高供油系统雾化质量好 改善了燃烧过程电控技术的应用有利于改养瞬态响应性能多点顺序喷射 改善了各缸分配的均匀性取消了化油器喉管 提高了充气效率 第三节燃烧室 对燃烧室的要求 结构紧凑 小A V值 火焰传播距离小 不易爆燃 可提高压缩比 相对散热损失小 热效率高 熄火面积小 HC排量少 具有良好的充气性能 火花塞位置安排适当 扫除火花塞周围的残余废气 火花塞尽量布置在排气门附近 火焰面变化分配合理 火焰传播距离应尽可能短 燃烧室形状合理分布 组织适当的紊流运动 进气涡流 挤流 防止爆燃和早燃 常用典型燃烧室 浴盆形燃烧室 A V较大 压缩比一般不高 动力性 经济性不高 HC排出量多而NOx较少 曾经用于载货汽车 轻型车 楔形燃烧室 燃烧室较紧凑 压缩比高 动力性 经济性高 工作粗暴 HC NOx排出量多 曾广泛用于车用汽油机 但进排气门只能单行排列 难采用多气门机构 多球形燃烧室 结构紧凑 A V值小 压缩比高 动力性 经济性高 工作粗暴 HC排出量少 HC排出量多而NOx较少 其他汽油机燃烧室 均质稀混合气的燃烧室分层给气式燃烧室 作业二 1 国产汽油以 来划分牌号 国产柴油以 来划分牌号 柴油的十六烷值表示柴油 2 汽油机的点火提前角应随转速的增加而 随负荷的增加而 柴油机的供油提前角应随转速的增加而 随负荷的增加而 3 根据汽油和柴油的物性差异 分析汽油机和柴