汽油机溷合气的形成与燃烧

1、会计学1汽油机溷合气的形成与燃烧汽油机溷合气的形成与燃烧2n发动机的燃烧过程是将燃料的化学能转变为热能的过程。n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。 第四章第四章 汽油机混合气的形成和燃烧汽油机混合气的形成和燃烧3汽油机燃烧过程概述n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n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n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。4第一节第一节 汽油机燃烧过程汽油机燃烧

2、过程一、正常燃烧过程一、正常燃烧过程 n（一）正常燃烧过程进行情况 n（二）燃烧速度 n（三）不规则燃烧 n（四）燃烧室壁面的熄火作用 5（一）正常燃烧过程进行情况 n着火延迟期 n 明显燃烧期n 后燃期 点燃混合气，形成 火焰中心 着火延迟期长短有变动 希望尽量缩短着火延迟期并保持稳定 火焰传遍整个燃烧室，火焰速度UT 绝大部分燃料在这一阶段燃烧，是汽油机的主燃烧期 汽油机p/在0.2-0.4MPa/()的范围内 燃烧最高压力出现在上止点后1215曲轴转角 火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧 这种燃烧已远离上止点，应尽量减少6n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

3、以一定的正常速度传遍整个燃烧室。 7（二）燃烧速度 n燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量nAT-火焰前锋面积 nT-未燃混合气密度 nUT-火焰速度 n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，12ms TTTAUdtdm8（二）燃烧速度影响因素 n火焰速度UTn火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。 气体的紊流运动 混合气成分 混合气初始温度 n 火焰前锋面积AT n 可燃混合气密度T 9（三）不规则燃烧 n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

4、烧差异 10 产生循环之间燃烧变动的主要原因是火花塞附近的混合比、紊流的性质和强度有变化，引起有效着火时间变动。11 缸间燃烧波动主要因素为燃料分配不均匀，另外还有进气量、进气速度、扰动强度、压缩比、燃烧室形状及火花塞位置也有关。12（四）燃烧室壁面的熄火作用 n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n控制措施： 减小熄火厚度 1、增大负荷、提高燃烧室温度和压力、加强气缸内紊流、 减小燃烧室的面容比FV 13二、不正常燃烧二、不正常燃烧 n（一）爆燃 n（二）表面点火 14（一）爆燃 n外部特征：特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸n

5、产生原因：在火焰前锋尚未到达之前，末端混合气已经自燃n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 1516（二）表面点火 n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 n早燃早燃的危害：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n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。 171819三、使用因素对燃烧的影响三、使用因素对燃烧的影响 n（一）混合气浓度 n（二）点火提前角 n（三）转速 n（四）负荷 n（五）大气状况 20（一

6、）混合气浓度n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 n在=1.03-1.1时 : 燃料燃烧完全，be最低 缸内温度高且有富裕空气，NOx排放量大 n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 21（二）点火提前角n定义：从发出电火花到上止点间的曲轴转角 n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n点火提前角调整特性：当汽油机保持节气门开度、保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时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

7、的关系称为点火提前角调整特性，如图4-14所示2223（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 随着转速的增加，点火提前随着转速的增加，点火提前角应变大；角应变大； 随着负荷率的增加，点火提随着负荷率的增加，点火提前角应变小。前角应变小。24（三）转速n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 n转速增加时，爆燃倾向减小 n转速增加时，应该相应加大点火提前角 25（四）负荷n汽油机负荷调节是量调节 ，n当负荷减小时，残余废气所占比例相对增加

8、 n当负荷减小时，需要增大点火提前角 26（五）大气状况n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 n大气温度高，同样气缸充气量下降，容易发生爆燃和气阻 27第二节第二节 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成 28汽油机混合气形成的方式 n化油器式 n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 29 一、化油器式混合气的形成一、化油器式混合气的形成 30 理想化油器特性31真空度32 简单化油器特征 33简单化油器的校正 n 主供油系的校正34n 满负荷加浓的校正 35n 怠速加浓的校正 36化油器变工况运行的校正n加速过程

9、37n 急减速过程 缓冲阀壳、膜片、推杆、节气门臂、节气门38n 起动过程 3940414243444546电控汽油喷射系统简图 47系统的基本构成图484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677空气系统主要零件78燃料系统主要零件79燃料系统主要零件80控制系统主要零件81汽油喷射系统的优点 n汽油喷射系统油量计量与控制的精度高 n供油系统雾化质量好，改善了燃烧过程 n电控技术的应用有利于改养瞬态响应性能 n多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性 n取消了化油器喉管，提高了充气效率 82第三节第三节 燃烧室燃烧室 83对

10、燃烧室的要求对燃烧室的要求 n1.1.结构紧凑小结构紧凑小A/VA/V值值 n火焰传播距离小，不易爆燃，可提高压缩比 n相对散热损失小，热效率高 n熄火面积小，HC排量少 84n2.2.具有良好的充气性能具有良好的充气性能 85n3.3.火花塞位置安排适当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 86n4.4.燃烧室形状合理分布燃烧室形状合理分布 87n5.5.组织适当的紊流运动组织适当的紊流运动 n6.6.防止爆燃和早燃防止爆燃和早燃 n末端要适当冷却88常用典型燃烧室常用典型燃烧室 n浴盆形燃烧室 A/V较大 压缩

11、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 89n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 90 结构紧凑，AV值小 转速适应性好 压缩比高 动力性、经济性高 工作粗暴 HC排出量多而NOx较少 n 多球形燃烧室 91其它汽油机燃烧室n一、均质稀混合气的燃烧室一、均质稀混合气的燃烧室1.射流型燃烧室带有收口的倒盆型燃烧室，其挤流面积较大，达60%，还有一个斜通道，燃烧时火焰将从燃烧室口部和斜通道一起喷入活塞顶上部，避免自燃。压缩比可达9.811.2

12、.92n一、均质稀混合气的燃烧室一、均质稀混合气的燃烧室2.碗型燃烧室燃烧室设在活塞顶内，结构紧凑、形成紊流、火焰传播速度和燃烧速度均较高，压缩比可提高到11，可使用稀混合气93二、分层燃烧及其燃烧室二、分层燃烧及其燃烧室1.德士古公司TCCS可控燃烧系统一种汽油喷射统一式燃烧室，组织进气涡流，单孔喷嘴、缸内喷射，可用于增压汽油机.94二、分层燃烧及其燃烧室二、分层燃烧及其燃烧室2.波尔协SKS燃烧系统汽油喷射具有副燃烧室系统，火花塞也设置在副室中，压缩比可达12.5。全负荷情况下省油5%，小负荷情况下耗油率下降达30%，在整个转速范围内经济性能得到明显提高95作业一n1、国产汽油以（ ）来划

13、分牌号，国产柴油以（ ）来划分牌号，柴油的十六烷值表示柴油（ ）。n2、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（ ）。n3、根据汽油和柴油的物性差异，分析汽油机和柴油机在混合气形成、着火和燃烧上的差异。n4、某汽油机在3000r/min时测得其转矩为55N.m，在该工况下燃烧50mL的汽油需要的时间是25.7s，试计算有效功率Pe（kW）、每小时耗油量B（kg/h）和比油耗be（g/kW.h）。汽油的密度为0.73g/mL。 96汽油机燃烧过程概述n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

14、，形成混合气n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n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。97n 满负荷加浓的校正 9899100101102 结构紧凑，AV值小 转速适应性好 压缩比高 动力性、经济性高 工作粗暴 HC排出量多而NOx较少 n 多球形燃烧室 103n一、均质稀混合气的燃烧室一、均质稀混合气的燃烧室2.碗型燃烧室燃烧室设在活塞顶内，结构紧凑、形成紊流、火焰传播速度和燃烧速度均较高，压缩比可提高到11，可使用稀混合气104汽油机燃烧过程概述n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n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n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。105（二）燃烧速度影响因素 n火焰速度UTn火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。 气体的紊流运动 混合气成分 混合气初始温度 n 火焰前锋面积AT n 可燃混合气密度T 106（三）不规则燃烧 n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