点燃式内燃机的燃烧

1、主要内容第一节 内燃机缸内的气体流动第二节 点燃式内燃机的燃烧第三节 点燃式内燃机的燃烧室第四节 压燃式内燃机的燃烧第五节 压燃式内燃机的燃烧室第六节 均质充量压缩着火燃烧发动机第五章内燃机混合气的形成和燃烧第五章内燃机混合气的形成和燃烧 1.燃烧过程的重要性 燃料燃烧完全的程度，直接影响到热量产生的多少和排出的废气的成分，而燃烧时机又关系到热量的利用程度。所以燃烧过程是影响发动机的动力性、经济性和排气污染的主要过程，同时与噪声、振动、启动性能和使用寿命也有重大关系。2.2.对燃烧过程的要求对燃烧过程的要求 1 1）燃烧完全燃烧完全，释放出尽可能多的热能，释放出尽可能多的热能，减少废气中的有害

2、物质。减少废气中的有害物质。 2 2）燃烧及时燃烧及时，使放热集中在上止点附，使放热集中在上止点附近，提高热功转换能力。近，提高热功转换能力。3.3.燃烧过程的研究方法燃烧过程的研究方法 高速摄影法、示功图法高速摄影法、示功图法1、火花塞跳火2、缸内压力线偏离纯压缩线的始点3、缸内最高压力点-点火提前角一、示功图上的一、示功图上的关键点关键点 -滞燃期滞燃期 -显燃期显燃期 -补燃期补燃期汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程指从点火开始到燃指从点火开始到燃料基本烧完为止的料基本烧完为止的过程。过程。汽油机的正常燃烧汽油机的正常燃烧研究方法：测取燃烧过程的展开示功图。

3、研究方法：测取燃烧过程的展开示功图。火花塞信号气缸压力压缩线5.2点燃式内燃机的燃烧 燃烧是一种放热的氧化反应。汽油机具有重量轻、尺寸小和低温起动性能好等优点，且工作柔和、运转平稳、制造成本低。注意：汽油机和气体燃料发动机的燃烧属于预混合燃烧。原因：在进气过程中，汽油蒸发及其和空气混合的时间比燃烧反应要快得多，或者在火焰到达前燃料与空气已充分混合。缺点：热效率低，燃油消耗率高。一、均质混合气的着火界限、点火过程、火核生成与火焰传播定容燃烧弹来研究燃烧过程。均质混合气与汽油机类似。.着火界限过稀过浓放电热值低，放热少燃烧不完全，放热少不形成火焰中心，无火焰传播混合气的浓度界限称为着火界限（稀限、

4、浓限）与燃料有关）混合气的初期放热率和散热速率温升有利于放热率的提高和散热率的降低，扩大着火界限）残余废气系数增大，着火界限缩小）火花塞附近，易着火）燃烧室相互作用设计要利于火花塞附近废气的清扫汽油机着火稀限amax=1.3-1.4，一般地1.251.35，汽油机工作不稳定，油耗增大，再稀，则熄火；浓限amin无意义.点火过程击穿阶段电弧阶段辉光放电阶段火花塞电极在很高的电压（约1015kv）作用下击穿电极间隙内的混合气，离子流从火花塞的一个电极奔向另一个电极。这时，间隙阻抗迅速下降，形成一个很窄的（大约40m直径）的圆柱状的离子化的气体通道。它的温度升至60000K，压力上升到几十个MPa，

5、从而产生一个强烈的激波向四周传播，使等离子通道的体积迅速膨胀（约膨胀到直径2mm），而它的压力、温度迅速下降，通过火花塞间隙的峰值电流高达200A，但整个击穿阶段的时间很短，约10ns。电弧阶段电弧阶段 击穿阶段的末期形成了电极间的电流通道，因此电弧放电的电压较低击穿阶段的末期形成了电极间的电流通道，因此电弧放电的电压较低（50-100V50-100V），但电流仍很高，与击穿阶段的电极间电流通道内气体完全离），但电流仍很高，与击穿阶段的电极间电流通道内气体完全离解或离子化相反，在电弧阶段放电带的中心部分的离解程度仍很高，但离子解或离子化相反，在电弧阶段放电带的中心部分的离解程度仍很高，但离子化

6、程度比较低（约化程度比较低（约1%1%）。在阴极和阳极山的电压降是电弧放电电压降的主要）。在阴极和阳极山的电压降是电弧放电电压降的主要部分，电能储藏在这些电极的表层区域，由金属电极导走，这是电弧总能量部分，电能储藏在这些电极的表层区域，由金属电极导走，这是电弧总能量的一个重要部分。的一个重要部分。辉光放电阶段辉光放电阶段 辉光放电阶段的特征是电流低于辉光放电阶段的特征是电流低于200mA200mA，在，在阴极上有大的电压降（阴极上有大的电压降（300300500V500V）且温度较高，）且温度较高，离子化程度很低（低于离子化程度很低（低于0.01%0.01%）。绝大部分的点）。绝大部分的点火能

7、量在此时放出，但能量损失比电弧阶段更大，火能量在此时放出，但能量损失比电弧阶段更大，气体的最高平均温度下降到气体的最高平均温度下降到3000K3000K 。.火核生成与火焰传播火花点火的着火过程：小部分混合气温升被点燃、形成火核。初始火杭快速传播，放热大，不被淬熄高的点火能量诱导出高的火焰传播速度.层流燃烧速率与火焰传播速率层流燃烧速率定义：火焰前锋面相当于静止未燃混合气的传播速率kLfud md tSAkLfudmdtSA火焰面积未燃混合气密度质量燃烧率0() ()293 101.3uLLTpSS0() ()293101.3uLLTpSS2030.554.9(1.21)LS2030.554.

8、9(1.21)LS21.8 0.8(1)21.80.8(1)0.160.22(1) 0.160.22(1) 经验公式当量燃空比层流燃烧速率无拉伸拉伸火焰前锋面积不变的层流燃烧速率火焰前锋面积变化的层流燃烧速率由试验装置直接测出拉伸层流燃烧速率，经数据处理得到无拉伸层流燃烧速率湍流火焰速率大尺度的湍流使火焰前锋面扭曲，增大火焰前锋面积，分裂成更多的燃烧中心，火焰速率增大；小尺度增大火焰面中气体的混合，速率增大过强的湍流火焰传播速率降低(1 0.00197n)TLSS(10.00197n)TLSS火焰传播速率：火焰前锋相对燃烧室壁面传播的绝对速率 如果在正常火焰锋面到达后，将（火焰锋面前）未如果在

9、正常火焰锋面到达后，将（火焰锋面前）未燃混合气引燃，称为正常燃烧。燃混合气引燃，称为正常燃烧。 汽油机的正常燃烧过程一般分为三个阶段，即：汽油机的正常燃烧过程一般分为三个阶段，即： 1 1、着火阶段（着火阶段（滞滞燃期）燃期） 2 2、急燃期、急燃期 3 3、后燃期、后燃期 汽油机的燃烧阶段汽油机的燃烧阶段 首先，在压缩行程中，在上止点前角跳火后，并不立即形成火焰核心。 一段时间后，在电火花附近形成了火焰核心。随后向外传播。二、点燃式内燃机中的正常燃烧滞滞燃期燃期i因素：因素：燃料的理化性质燃料的理化性质点火时缸内压力、温度点火时缸内压力、温度压缩比压缩比压缩比高，压缩比高，滞滞燃期燃期短短过

10、量空气系数过量空气系数a=0.8-09汽油机汽油机i最短最短残余废气量残余废气量，i气流运动强，气流运动强，i略增略增火花能量大，火花能量大，i1、滞燃期（着火延迟期） 滞燃期从电火花点火起，到形成火焰中心并开始滞燃期从电火花点火起，到形成火焰中心并开始火焰传播，气缸内压力开始脱离纯压缩线为止所经历火焰传播，气缸内压力开始脱离纯压缩线为止所经历的时期。的时期。点火提前角滞燃角滞燃期急燃角急燃期燃烧角后燃期开始点火形成火焰核心最高压力注意：注意：滞燃期的长短对汽油机工作的影响不大。滞燃期的长短对汽油机工作的影响不大。原因：原因：着火时刻可用控制点火提前角的办法来达到，着火时刻可用控制点火提前角的

11、办法来达到，且燃烧放热不多。且燃烧放热不多。 点火提前角：点火提前角： 从点火时刻起到活塞到达压缩上止点这段时间内，曲轴转过的角度称为点火提前角。 混合可燃气体从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，震动最小，温升最低。 * *点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，热负荷、机械负荷、噪声和震动加剧，这是应该防止的。热负荷、机械负荷、噪声和震动加剧，这是应该防止的。点火过迟，发动机无力，功效率低，油耗大，排气声大。点火过迟，发动机无力，功效率低，油耗大，

12、排气声大。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。 * *最佳点火角受很多因素影响，如果要发动机工作在最佳点火角受很多因素影响，如果要发动机工作在理想状态下，以下因素必须考虑：理想状态下，以下因素必须考虑： 1)1)缸温缸压。越高燃烧越快，点火提前角要越小。影响缸缸温缸压。越高燃烧越快，点火提前角要越小。影响缸温缸压的因素有：发动机压缩比、气温、缸温、负荷。大温缸压的因素有：发动机压缩比、气温、缸温、负荷。大家的车在气温变化的季节有不同表现正缘于此。家的车在气温变化的季节有不同表现正缘于此。 2)2)汽油辛烷值。也就是汽油牌号，越高抗爆震能力越汽油辛烷值

13、。也就是汽油牌号，越高抗爆震能力越强，相应允许更大的点火提前角。强，相应允许更大的点火提前角。 3)3)燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢，需增加点火燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢，需增加点火提前角。这个主要看节气门开度、海拔高度。提前角。这个主要看节气门开度、海拔高度。 对于对于难以预料的情况，有些车还加装了爆震传感器，发难以预料的情况，有些车还加装了爆震传感器，发生爆震时自动降低点火提前角。生爆震时自动降低点火提前角。 显然，要完成如此复杂的运算，靠传统的模拟显然，要完成如此复杂的运算，靠传统的模拟点火器是难以胜任的。只有微电脑点火器，才能高点火器是难以胜任的。只有微电脑点火器，才能高速、

14、精确、稳定地实现最佳点火提前角。速、精确、稳定地实现最佳点火提前角。2、急燃期（速燃期，明显燃烧期，明显燃烧期，火焰传播阶段火焰传播阶段） 急燃期从火焰中心开始传播到遍及几乎整个燃烧急燃期从火焰中心开始传播到遍及几乎整个燃烧室，燃烧完绝大部分燃料的一段时间。室，燃烧完绝大部分燃料的一段时间。 *从火焰中心形成到示功图上的压力达到最高点（点（点3 3）为止称为急燃期。 * *在均质混合气中，当火焰中心出现后，与其临近的一在均质混合气中，当火焰中心出现后，与其临近的一薄层混合气首先燃烧即形成极薄的火焰层，称为薄层混合气首先燃烧即形成极薄的火焰层，称为火焰前火焰前锋。锋。* *火焰前锋向前推进的法向

15、移动速度，称为火焰传播速度。火焰前锋向前推进的法向移动速度，称为火焰传播速度。* *火焰传播速度：车用一般火焰传播速度：车用一般3060m/s3060m/s。 正常燃烧正常燃烧绝大部分燃料在这一阶段燃烧，活塞又靠近上止绝大部分燃料在这一阶段燃烧，活塞又靠近上止点，所以气缸压力急剧上升。用压力升高率来表点，所以气缸压力急剧上升。用压力升高率来表示：示：MPa/MPa/（） 32323pppp p3 3、p p2 2第二阶段起点和终点的压力（第二阶段起点和终点的压力（MPaMPa）2第二阶段终点和起点相对上止点的第二阶段终点和起点相对上止点的曲轴转角曲轴转角汽油机汽油机p/p/=0.2=0.20.

16、4MPa/0.4MPa/（）(CA) 用压力升高率来表示发动机工作粗暴程度。用压力升高率来表示发动机工作粗暴程度。明显燃明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性越烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性越好好，但可能导致但可能导致p/p/过高，噪声、振动大，工作过高，噪声、振动大，工作粗暴，对排污不利。粗暴，对排污不利。 一般明显燃烧期占一般明显燃烧期占20204040度曲轴转角，最高压力度曲轴转角，最高压力出现在上止点后出现在上止点后12121515度。度。p/=0.175p/=0.1750.25MPa/0.25MPa/（） 为宜。为宜。注意：注意：（1 1）急燃期短，放热集）

17、急燃期短，放热集中在活塞位于上止点附近，中在活塞位于上止点附近，热量利用较好。热量利用较好。但可能导但可能导致压力升高率值过高，工致压力升高率值过高，工作粗暴。作粗暴。（2 2）应避免最大压力点）应避免最大压力点3 3到达时刻过早。到达时刻过早。（3 3）点）点3 3的位置可通过点的位置可通过点火提前角来调整。火提前角来调整。后燃期（补燃期） 后燃期从最高燃烧压力点（急燃期终点）起后燃期从最高燃烧压力点（急燃期终点）起至燃料燃烧点为止的一段时间。至燃料燃烧点为止的一段时间。指明显燃烧期以后在膨胀过程中的燃烧。注意：注意：为提高热效率，改善排放指标，应尽可能缩短为提高热效率，改善排放指标，应尽可

18、能缩短后燃期。后燃期。示功图上的点表示燃烧室主要容积已被火焰充满，浩瀚燃烧速率开始降低，加上活塞向下止点加速移动，汽缸中压力从点开始下降。此阶段参加燃烧的燃料主要有：火焰前锋面过后，后面未及燃烧的燃料（燃烧室边缘和缝隙）再燃烧。贴附在缸壁未燃混合气层的部分燃烧。壁面温度低，对火焰具有熄火作用，这样在壁面存在大量未燃烴，在随后的膨胀中部分未燃烴继续燃烧。高温分解的和2O的离解严重（燃烧产物（H2、O2、CO），膨胀温度下降后又部分复合（重新氧化）而放出热量，也当作后燃。在膨胀中远离上止点放热，热能不能充分利用，使i，Me，ge，且排气温度，散热量。过长会造成发动机过热，排气管“放炮”。 希望补燃

19、期尽可能短，后燃放热量尽可能少。 （1 1）滞燃期和后燃期内的放热量较少，对循环热效）滞燃期和后燃期内的放热量较少，对循环热效率影响不大；率影响不大； （2 2）急燃期的放热量最多，其放热量及对应的活塞）急燃期的放热量最多，其放热量及对应的活塞位置，对循环热效率有着决定性影响。位置，对循环热效率有着决定性影响。总结：总结： 1.上述三个阶段中,火焰传播期速度对i起决定性的作用。 要在工作柔和的条件下，尽可能地提高火焰传播速度。 2衡量发动机工作粗暴程度的指标明显燃烧期内的平均压力升高率P/， 即曲轴每转1度时，缸内气体压力的平均升高量： P/=（P3-P2)/(3-2） kPa/0CA 一般使

20、火焰中心形成点出现在TDC前12-150CA，缸内最高压力点出现在TDC后12-150CA。 P/=175 245kPa/0CA二、汽油机的非正常燃烧过程 压力曲线出现高频大幅波动，上止点附近的压力曲线出现高频大幅波动，上止点附近的dp/dtdp/dt值急剧波动，如果在正常火焰锋面到达前，其焰前反值急剧波动，如果在正常火焰锋面到达前，其焰前反应已完成而发生自然，引起爆炸性燃烧，称为非正常应已完成而发生自然，引起爆炸性燃烧，称为非正常燃烧。燃烧。常见的不正常燃烧常见的不正常燃烧:爆燃爆燃和和表表面点火面点火。（一）爆燃 (一)现象 1.缸内出现尖锐的金属敲击声（金属振音、敲缸金属振音、敲缸(30

21、00-(3000-7000Hz)7000Hz)） 2.在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；在强烈爆燃时，发在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；在强烈爆燃时，发动机功率下降，工作不稳定，转速下降，伴有较大振动；动机功率下降，工作不稳定，转速下降，伴有较大振动； 油膜破坏,机件磨损加剧； 3.燃烧室、冷却系（冷却水、润滑油）过热，排温增加； 4.Ne下降、ge升高； 5.排污增加，严重时排气冒黑烟； 6.压力线出现爆震波。 气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。爆燃时的示功图爆燃时的示功图注意：注意：（1 1）当发生轻微爆燃时，一般听不到金属敲击声，）当发生轻微爆燃时，一般听不到金属敲击声，其热效率还有所提

22、高；其热效率还有所提高；（2 2）从循环热效率考虑，最佳点火提前角是不发出）从循环热效率考虑，最佳点火提前角是不发出敲击声的轻微爆燃位置，但在实际工作中难于掌握和敲击声的轻微爆燃位置，但在实际工作中难于掌握和控制。控制。1、爆燃及其危害（1 1）压力曲线出现高频大振）压力曲线出现高频大振幅波动；幅波动；（2 2）爆燃过程接近等容燃烧；）爆燃过程接近等容燃烧；（3 3）气缸内各处压力的分布）气缸内各处压力的分布不平衡，从而形成压力脉冲，不平衡，从而形成压力脉冲，并以波的形式向外传播。并以波的形式向外传播。（二）原因（二）原因 *正常燃烧：有火焰前锋，且逐层向外传，直至燃烧完毕。 *爆燃：在火焰前

23、锋到达之前,末端混合气的温度、压力超过其临界温度、压力而自燃，形成新的火焰中心,火焰传播速度加大(100300m/s(轻微爆燃)高达8001000m/s（强烈爆燃伴随冲击波）),迅速将燃料消耗完；缸内局部压力、温度急剧升高,压力来不及平衡,形成冲击波（激波）,冲击波反复撞击缸壁,（激波来回反射，在示功图上形成锯齿形）发出尖锐的敲缸声。 *重载爬坡、急加速时易爆震，换低挡以提高发动机转速可消除爆震。汽油机的汽油机的爆燃爆燃现象同柴油机的现象同柴油机的工作粗暴性工作粗暴性的比较：的比较：燃烧本质一致，均为可燃混合气自然结果；燃烧本质一致，均为可燃混合气自然结果；两者在发生时间和缸内状态方面互有差异

24、。两者在发生时间和缸内状态方面互有差异。对汽油机是优良的燃料，却是柴油机的最差对汽油机是优良的燃料，却是柴油机的最差燃料；反之亦然。燃料；反之亦然。（三）危害（三）危害1、发动机过热，机件烧损汽油机燃烧终了的温度为20002500，由于冷却水和气体附面层的作用，活塞顶、燃烧室壁和缸壁的温度保持在200300 。爆燃冲击波破坏燃烧室内附面层和局部高温，使气缸盖、活塞等发生局部金属变软、熔化和烧损；燃气向冷却水传热，排气温度下降。发动机过热，使润滑效果变差，使磨损加剧。2、零件的应力增大，机件过载压力增长率和最高燃烧压力增加；冲击负荷大，机件的机械负荷增加，使机件变形损坏。噪声增大。3、输出功率、

25、热效率降低爆燃接近等容燃烧，本是希望的轻微爆燃，功率和热效率有所提高强爆燃，压力脉冲高频振音，破坏气缸壁面的层流边界层，使气缸壁面的传热增加，冷却损失增加，输出功率降低高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离碳增多，排气冒烟严重。 CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃烧，使排温增高，热效率下降4、积碳增多高温裂解产生的碳粒形成积炭，5、Me下降、ge上升另外，2、影响爆燃的因素 设从火焰中心开始形成起至正常火焰传播到末端混设从火焰中心开始形成起至正常火焰传播到末端混合气为止所需的时间为合气为止所需的时间为t t1 1； 设从火焰中心开始形成起至末端混合气自然着火设从火焰中心开始形成起

26、至末端混合气自然着火所需的时间为所需的时间为t t2 2。 则当则当t t1 1t t2 2时，不会发生爆燃，当时，不会发生爆燃，当t t1 1t t2 2时，就会发时，就会发生爆燃。生爆燃。 可以认为，凡是缩短可以认为，凡是缩短t t1 1，或延长，或延长t t2 2，均可抑制和消，均可抑制和消除爆燃；反之，使爆燃倾向增加。除爆燃；反之，使爆燃倾向增加。 爆燃受到燃料（分子结构、添加剂等）的影响，还爆燃受到燃料（分子结构、添加剂等）的影响，还与汽油机结构型式和运转条件有关。与汽油机结构型式和运转条件有关。 1、燃料因素 汽油机的压缩比，应适应汽油辛烷值的要求。 2、使用因素 发动机转速增加，

27、进气速度加快，压缩终了气体的紊流度提高，火焰传播速度加快，爆燃程度减弱；气缸残余废气多，会使混合气自燃温度提高，着火延迟期加长，可减弱爆燃； 过量空气系数在0.850.95时，自燃温度低，着火延迟期短，爆燃最严重；BTDC大，易爆燃；缸内积碳使热阻加大，壁面温度升高，实际压缩比增加，爆燃加重。影响混合气的温度和压力 3、结构因素 燃烧室结构能使压缩终了气体紊流速度提高，火焰传播速度加快，能避免爆燃；火花塞的位置和数目使火焰行程缩短，可减少爆燃；使末端气体接触的燃烧室壁强冷却，可减少爆燃；采用小直径的气缸，不易爆燃。（1）结构型式的影响1 1）气缸直径）气缸直径2 2）火花塞位置）火花塞位置3

28、3）气缸盖与活塞材料）气缸盖与活塞材料4 4）燃烧室结构）燃烧室结构（2）运转条件的影响1 1）点火提前角的影响）点火提前角的影响随着点火提前角增加，爆燃倾向增加。随着点火提前角增加，爆燃倾向增加。） 点火提前角点火提前角 点火提前角过小，燃烧延长到膨胀过程，最高压力和温度点火提前角过小，燃烧延长到膨胀过程，最高压力和温度下降，传热损失增大，热效率下降，但爆燃倾向降低，下降，传热损失增大，热效率下降，但爆燃倾向降低，NONOX X降降低。低。u点火提前角调整特性点火提前角调整特性当节当节气门开度、转速以及混合气浓度气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随一定时，汽油机功率和耗油

29、率随点火提前角改变而变化的规律。点火提前角改变而变化的规律。 点火提前角过大，大部分可点火提前角过大，大部分可燃混合气在压缩过程燃烧，消耗燃混合气在压缩过程燃烧，消耗的压缩功增大，且最高压力升高，的压缩功增大，且最高压力升高，末端混合气燃烧前的温度升高，末端混合气燃烧前的温度升高，爆燃倾向增大。爆燃倾向增大。） 转速转速转速增加时转速增加时, ,气缸中紊流增气缸中紊流增强强, ,火焰速度增加火焰速度增加, ,以秒计燃烧以秒计燃烧过程缩短过程缩短, ,但由于循环时间亦缩但由于循环时间亦缩短短, ,一般燃烧过程相当的曲轴转一般燃烧过程相当的曲轴转角增加角增加, ,所以应增大点火提前角。所以应增大点

30、火提前角。综合结果是，综合结果是，转速增加时，转速增加时，火焰速度也增强，爆燃倾向降火焰速度也增强，爆燃倾向降低。低。）负荷）负荷 负荷负荷 节气门开度节气门开度 进入气缸的混合气进入气缸的混合气 残余废气量基本不变残余废气量基本不变废气的比例相对废气的比例相对混混合气稀释程度合气稀释程度 火焰速度火焰速度燃烧恶化燃烧恶化 故在怠速时应供给较浓的混合气故在怠速时应供给较浓的混合气负荷负荷每循环时间每循环时间 传热损失传热损失经济性经济性降低，这时需要增大点火提前角降低，这时需要增大点火提前角负荷负荷 缸内缸内p p ，T T 爆燃趋势爆燃趋势 。负荷减小，爆燃倾向较小。负荷减小，爆燃倾向较小。

31、）混合气浓度）混合气浓度=0.8-0.9=0.8-0.9时时, ,由于燃烧温度最高，火焰由于燃烧温度最高，火焰传播速度最快，压力升高率大，动力性好，传播速度最快，压力升高率大，动力性好，但爆燃倾向增大但爆燃倾向增大=1.03-1.15=1.03-1.15时，由于燃烧完全，经济时，由于燃烧完全，经济性最好，但温度高和富氧，性最好，但温度高和富氧，NONOx x上升上升11时时 , ,燃烧不完全，所以燃烧不完全，所以COCO排放量增排放量增大大0.81.21.2时火焰速度慢，部分燃时火焰速度慢，部分燃料可能来不及燃烧，因而经济性差，料可能来不及燃烧，因而经济性差，HCHC排排量增大量增大在在0.8

32、0.9时，爆燃倾向最大，过浓或过稀的混合气都有助于减小爆燃。时，爆燃倾向最大，过浓或过稀的混合气都有助于减小爆燃。5 5）燃烧室沉积物的影响）燃烧室沉积物的影响 综合效果是，沉积物的存在使爆燃倾向增加。综合效果是，沉积物的存在使爆燃倾向增加。（3）防止爆燃的措施推迟点火缩短火焰传播距离，合理布置火花塞及燃烧室；选择合适的压缩比，设计容积分布适宜、火花塞位选择合适的压缩比，设计容积分布适宜、火花塞位置恰当和结构紧凑的燃烧室等置恰当和结构紧凑的燃烧室等终燃混合气的冷却，远离火花塞的可燃混合气冷却充分增加流动，火焰传播提速，改善混合气的散热燃烧室扫气（加大进排气重叠期）的冷却（五）表面点火（五）表面

33、点火 定义：在火花点火式汽油机中，凡是不依靠火花塞点火，而是由炽热表面（如过热的火花塞电极、排气门、沉积物）点燃混合气而引起的不正常燃烧的现象。常发生于压缩比d的强化汽油机。早燃或早火早燃或早火在火花塞跳火在火花塞跳火 之前之前后燃或后火后燃或后火在火花塞跳火在火花塞跳火 之后之后分分正常（非爆燃性）表面点火正常（非爆燃性）表面点火激爆（爆燃性表面点火）激爆（爆燃性表面点火） 1、非爆燃性表面点火-火焰以正常速度传播1）后火）后火在在炽热点的温度较低时，炽热点的温度较低时，点火点火后，在火焰传播过程中，后，在火焰传播过程中，炽热炽热点点燃其余混合气，即点点燃其余混合气，即炽热表炽热表面在火焰到

34、达前点燃混合气，面在火焰到达前点燃混合气，其火焰前锋以正常速度向未燃其火焰前锋以正常速度向未燃气体推进。断火后发动机续转气体推进。断火后发动机续转就是这种现象。后火对发动机就是这种现象。后火对发动机影响不大。影响不大。2）早火 炽热点温度较高时，在点火前，炽热点温度较高时，在点火前，炽热点就炽热点就点燃混合气。由于混点燃混合气。由于混合气在进气、压缩行程中长期合气在进气、压缩行程中长期受到受到炽热表面加热，炽热表面加热，点燃区域点燃区域较大，火焰传播速度快，压力较大，火焰传播速度快，压力升高率较大，发动机易过热。升高率较大，发动机易过热。早火的危害早火的危害 压缩负功， 缸内温度， 与缸壁接触

35、面积, 散热量, 有效功率。 另外高温、高压加重了活塞连杆组的机械负荷、热负荷,使用寿命。汽油机早火特征：汽油机早火特征： 早火的外部表现与爆燃相似，不仅有强烈的敲缸声早火的外部表现与爆燃相似，不仅有强烈的敲缸声（较沉闷），而且压力升高率较大，使压缩行程末期（较沉闷），而且压力升高率较大，使压缩行程末期的负功很大并增加了发动机机件的负荷，从而引起活的负功很大并增加了发动机机件的负荷，从而引起活塞、连杆的损坏以及气门、火花塞、活塞的过热。塞、连杆的损坏以及气门、火花塞、活塞的过热。早火与爆燃两种不正常燃烧现象的比较：早火与爆燃两种不正常燃烧现象的比较：a a、早火是燃烧室内的炽热点或炽热表面引燃

36、混合气、早火是燃烧室内的炽热点或炽热表面引燃混合气所致，一般发生于火花点火之前，且无压力波产生；所致，一般发生于火花点火之前，且无压力波产生；b b、爆燃是在电火花点火以后末端混合气的自然现象，、爆燃是在电火花点火以后末端混合气的自然现象，且有压力波产生。且有压力波产生。爆燃爆燃早燃缸内炽热表面产生缸内炽热表面产生缸内温度、压力升高缸内温度、压力升高 非爆燃性表面点火大体是发动机长时间高负荷运转引起的。 .激爆（爆燃性表面点火） 激爆燃烧室沉积物引起的爆燃性炽热点火。早火与爆燃相互促进，早火与爆燃相互促进，就形成了激爆。就形成了激爆。形成过程：形成过程：发动机低速、低负荷运转时，燃烧室表面极易形成导热性很差的沉积物。炽热面点火后火焰以爆燃速度传播。沉积物被高温火焰包围，急剧氧化而白炽化，将混合气点燃。压力升高率达正常燃烧的5倍，最高压力高