汽油机的燃烧 幻灯片

1、汽油机的燃烧汽油机的燃烧Combustion in SI EnginesCombustion in SI Engines李笑南李笑南燃烧的定义The defination of combustion Combustion may be defined as a relatively rapid chemical combination of hydroge and carbon in fuel with oxygen in air resulting in liberation of energy in the form of heat. 燃烧可以定义为燃料中碳和氢与与空气中的氧快速结合并且在

2、此期间释放出热能的过程。 燃烧需要的三个条件Three conditions are necessary for combustion 1.The presence of combustible mixture. 2.Some means to initiate mixture. 3.Stabilization and propagation of flame in chamber chamber. 1.一定量的可燃混合气。 2.点火。 3.燃烧室中稳定火焰的形成和传播。 燃烧过程是一个非常复杂的过程，至今人们也没有完全理解和掌握。 因为燃烧是种剧烈的化学反应，反应速度快时间短，很难详细地对它

3、进行研究。 汽油是烷烃，芳香烃等的混合物，其燃烧更加复杂。虽然燃烧的最终产物基本上只有二氧化碳、水、氮氧化合物和没有完全燃烧的碳氢化合物，但其燃烧的中间产物多达数百种。汽油机中燃烧的三个时期three stages of combustion in SI engines 1.Ignition lag stage. 2.Flame propagation stage.3.After burning stage.1.滞燃期。2.急燃期。3.后燃期。 汽油机中的不正常燃烧Unnormal combustion in SI engines Phenomenon of knocking in SI en

4、gines. 汽油机中的敲缸现象（爆燃） 爆燃是由于燃烧室远端混合气自燃引起的。随着正常火焰在燃烧室中的传播，末端混合气被压缩导致温度和压力急剧升高，这将会导致这些混合气在火焰前锋传到之前而自发燃烧。这种自燃与正常燃烧相比速度要快，更加粗暴。 爆燃的现象The phenomenon of detonation 1.发出清脆的敲缸声音(3000-7000Hz) 2.轻微爆震时，发动机功率略有增加，强烈爆震时，发动机功率和转速下降，工作不稳定机身有较大震动。 3冷却系统过热，气缸盖、冷却水和润滑油温度均明显上升。 4严重爆燃时，汽油机甚至会冒黑烟。爆燃的危害The damage of detona

5、tion 1.机械、热负荷及散热损失增加。 2.动力性、经济性差。 3.磨损加剧，油膜被破坏，活塞、缸套和活塞环之间磨损剧烈。 4.排气异常，黑烟，燃烧室积炭。防止敲缸的措施The measures to prevent knocking 我们把由稳定火焰前锋形成到火焰传播到燃烧室远端所需的时间定义为t，把远端混合气自燃所需时间定义为T。 那么凡是能够减小t和增大T的措施都是可以降低敲缸的趋势的。 缩短t的措施 1燃烧室形状紧凑，缸径不宜过大 2火花塞尽可能中央布置 3提高压缩比以提高压缩终了温度 4提高混合气湍流度 5降低残余废气系数 6控制过量空气系数，0.81.0时火焰传播速度最高 7加

6、大点火提前角 8提高进气温度 延长T的措施 1采用导热性能好的材料 2优化气缸盖冷却系统设计 3降低压缩比以降低末端混合气的温度和压力 4提高残余废气系数 5避开过量空气系数0.8-1.0的区域 6推迟点火提前角，以减小燃烧压力 7降低进气温度 8提高燃料抗爆性表面点火Surface ignition汽油机的稀燃技术Lean Combustion Technology for Internal Combustion engines Introduction介绍 Lean burn is an effective way to improve spark ignition engine fuel

7、 economy and reduce emissions. Lean combustion is generally considered as a timely solution to the more stringent environmental regulations and global weather concerns in the new era.Several Air-Fuel ratios 1.理论空燃比14.7:1 2.功率空燃比12-13:1 3.经济空燃比16:1 4.排放空燃比18:1 5.稀薄燃烧发动机的空燃比大于18:1稀薄燃烧所需条件 1.提高压缩比 采用紧凑

8、型燃烧室，将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离。提高压缩比至13，促使燃烧速度加快，空燃比可达25:1以上，实现分层燃烧。 2.高能点火 高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，燃烧速度加快，稀燃极限大。实现稀燃的困难Troubles on Lean burning technology Ignition Limits点火限制 稀燃发动机的空燃比远远超出了点火限制的范围，为了解决点火困难问题，分层燃烧的理论应运而生。 所谓分层燃烧即在火花塞附近的可燃混合气的空燃比在点火范围内，而远端的混合气空燃很大。这样既解决了点火问题又实现稀薄燃烧。 采用缸内直喷技术可以较好的实现分层燃烧。缸内直喷技术Gasline Direct injection稀薄燃烧的优缺点 优点： 1.随着空燃比的增加，发动机油耗明显下降。稀燃发动机不受爆燃限制，压缩比较大热效率得以提高。 2稀燃温度降低，氮氧化合