第四章 汽油机混合气的形成与燃烧0809.ppt

1、第四章汽油机混合料的形成和燃烧，4-1汽油机混合料的形成4-2汽油机混合料的形成4-3燃烧室，牙齿章节应了解(1)汽油机混合料的形成和燃烧的特点。(2)掌握汽油机的正常燃烧过程。(3)掌握汽油机的异常燃烧。(4)确定影响燃烧过程的使用因素。了解结构因素对燃烧过程的影响。(5)了解汽油机的燃烧室。1 .燃烧过程的重要性燃料完全燃烧的程度直接影响热量产生的量和排出的废气的成分，燃烧时间还与热量的利用程度有关。因此，燃烧过程是影响发动机动力、经济性、排气污染的主要过程，与噪音、振动、启动性能、使用寿命也有很大关系。2 .燃烧过程的要求1)燃烧完成，释放尽可能多的热量，减少废气中的有害物质。2)及时燃

2、烧，将热量集中在商店附近，提高热工切换能力。3.燃烧过程的研究方法高速摄影法、动力图法、1、汽油机正常燃烧：(1)汽油机正常燃烧过程：燃烧过程分为三个阶段： ()火灾延迟时间；()明显的燃烧期间；()后燃器。4-1汽油发动机燃烧过程，动力系统的关键1，火花点火2，着火点3，缸内最高压力点-点火线角，压缩线(后线)，点火线角：火花点火到停止点的曲轴角。可以用来表示点火的瞬间。压缩线(倒带)，()火灾延迟时间(1-2点):火花点火压力下偏离压缩线的时间或曲轴角。作用：点燃混合物，形成火焰核心。特征：燃烧量小，压力上升不明显。点火插头放电特性：最高1015Kv的阳极电压；穿过电极间隙的混合物，通过电

3、极间的电流。Edm能量为4080mJ在中更多。局部温度可以上升到3000K，可以立即点燃电极附近的混合气体。形成火焰的中心，火焰向四面扩散。汽缸压力脱离压缩线，开始急剧上升。I影响长度的因素：燃料，辛烷值I；圆柱体内(p t)I；混合强度(=0.80.9时I最短)；残留排气系数I点火能量I .希望：尽量减少，保持稳定。I，()明显的燃烧室(2-3点):在火焰核心形成火焰，向整个燃烧室传播。作用：将大量燃料的化学能迅速转化为热。特征：汽油发动机燃烧的主要时期，热量利用率高。明显的燃烧时间越短，离停止点越近，汽油发动机的经济性、动力性越好。以平均压力上升率表示缸内压力上升的急剧程度。平均压力上升率

4、pkPaCA:表达式的第二阶段结束3和开始2的压力3和2基于商店商店的曲轴拐角。一般而言，突出的燃烧周期约占20CA 40 CA曲轴角，最大燃烧压力Pmax出现在商店后12CA15CA曲轴角，p=175250kpa/CA是合理的。p值太高，工作粗糙，对污水排放也不利。、)附在圆筒壁上的不燃混合物的部分燃烧；高温分解燃烧产物(H2，空腔等)再氧化。特征：燃烧速度慢，远离停止点，热利用率低。希望：最小化后燃期。唯一以时限的烟火点火开始，火焰前锋以一定的正常速度扩散到整个燃烧室的过程。1 .上述三个阶段中，火焰传播速度对I有决定性作用。在柔软的工作条件下，要尽量提高火焰传播速度。测量双发动机工作粗暴

5、度的指标是燃烧期间平均压力上升率P，即曲轴1度缸内气体压力的平均上升量：p=(P3-P2)/(3-2) kPa/0CA通常在TDC的前12-150CA处产生火焰中心形成点。P=175 245kPa/0CA 3影响火焰传播速度的因素：混合浓度、缸内气体的湍流强度、残余排气系数等。，摘要，(b)燃烧速度，燃烧速度Um:单位时间燃烧的混合物质量。Um=dm/dt=TUTAT kg/s .型式的t未燃烧混合物密度；UT火焰传播速度；AT火焰前锋面积。通过控制燃烧速度，可以控制明显燃烧时间的长度和曲轴角的相对位置。火焰传播速度UT火焰传播速度是决定明显燃烧时间长度的主要因素。现代汽油发动机的火焰传播速度

6、可达5080m/s。可以分为火焰传播方式层流传播和湍流传播。影响燃烧速度的因素：火焰传播速度，火焰前向面积，未燃烧的混合密度，气体的湍流运动，混合成分，混合气体的初始温度，1。火焰传播速度UT火焰传播速度是决定明显燃烧时间长度的主要因素。现代汽油发动机的UT一般可高达5080m/s。在50008000rpm时，燃烧时间仅为0.0010.002s。影响UT的主要因素是燃烧室中气体湍流运动混合器成分混合器的初始温度。湍流运动：湍流运动由一定运动方向的涡流和不规则气体脉动组成。旋涡运动扭曲火焰前锋的表面，或将其分离到许多火焰中心，使火焰前锋的燃烧区域变厚，如图所示。湍流弱湍流强，混合机成分不同，火焰

7、传播速度也明显不同。如图所示，火焰传播速度与过量空气系数的关系。=0.850.95时，火焰传播最快，燃烧速度最快，功率也最大，这称为功率混合比。=1.031.1时，火焰传播得更快，氧气充足，完全燃烧，称为经济混合比。火焰传播下限：在1.31.4中，火焰传播速度减慢，甚至不传播。火焰传播上限：在0.40.5时，混合器太浓，火焰无法扩散。为了确保可靠的工作，汽油发动机的范围为0.61.2范围，即空燃比A/F=9-18。混合初始温度Ta: TaUT。要注意，混合气体火焰传播边界不是常数，根据混合气体温度、点火能量、气体湍流等条件变化，火焰传播限制扩大。(威廉莎士比亚，坦普林，煤气，煤气，煤气，煤气，

8、煤气)混合煤气中的废气含量多的话，界限就窄了。2火焰前锋面积AT利用燃烧室几何和火花插头位置的协调，可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积，调整燃烧速度。它直接影响明显燃烧期间相当大的曲轴角位置和燃烧速度的变化，与压力上升密切相关。3 .可燃混合物密度T可以增加未燃混合物密度，提高燃烧速度，因此提高压缩比和进气压力等可以提高燃烧速度。(c)，汽油机的不规则燃烧，汽油机的不规则燃烧稳定，正常运行条件下为1。意味着循环之间的燃烧差异。2.每个气缸之间的燃烧差异。1.循环变动：工作条件各周期的施工不同。原因：点火插头附近的混合物混合比；气体湍流性质，程度在每个循环中波动，形成火焰中心的时间不同。也就是说

9、，是由有效火灾时间的变动引起的。危险：be、Pe、异常燃烧倾向增加，使空燃比和点火提前角度调整不能成为所有循环的最佳状态，从而降低整个汽油机的性能。影响因素：=0.80.9时，循环燃烧波动最小。中等负荷以上波动较小。湍流强化有助于减少波动，因此旋转速度增加，常规波动减少。增加点火能量，多点火，情况就能改善。点火时间和点火位置对燃烧波动很敏感。2、缸间燃烧差异的原因：主要是分配不均。危险：整体汽油发动机be，Pe排放性能下降。影响因素：空气、燃料蒸汽、各种比例的混合气体、各种大小雾化油粒子、进气壁上堆积厚度不同的油膜分布不均的：很难平均分布在每个气缸上。进气歧管的差异：气缸间进气叠加引起的干扰等

10、，导致每个气缸的进气、进气速度和气流的湍流状态等不完全一致。的影响：每个罐子的混合成分不同，因此每个罐子可能无法在最佳曹征情况下工作。也就是说，每个罐子不能在经济混合剂或电力混合器浓度上。进气歧管设计：进气系统所有部件的设计和安装位置是相关的，如果不对称和流动阻力不同，则破坏均匀分配，影响最大的是进气歧管设计，(4)燃烧室壁的失速效果：火焰传播过程中，墙附近的火焰不会传播。(1)原因：链反应中断和冷气缸壁导致接近气缸壁的混合气体冷却。(2)影响因素包括：=1左右时，关闭启动的厚度最低，混合气体变浓或变淡，牙齿厚度全部增加。负载减少时，烟火厚度会大幅增加。燃烧室(p T)湍流，失速厚度。(3)危

11、险：大量未燃烧的碳氢化合物，排气中有HC。(4)解决方法：通过最小化关闭厚度和燃烧室的面面费F/Vc，减少汽油机的HC排放量。二是异常燃烧异常燃烧可分离(a)爆燃；(b)表面点火。(a)爆燃：在最后燃烧位置的部分未燃混合物(又称末端混合物)，受到压缩和辐射热的作用，加速了预激反应，产生自然燃烧。压力冲击波反复撞击罐子壁。缸里发出特别尖锐的金属敲击声，也称为缸。(1)影响因素为1)燃料性质：辛烷值高的燃料，耐爆燃能力强。2)末端混合物的压力、温度、压缩比和汽缸盖、活塞材料。末端混合物的(压力温度)缸内(压力温度)爆燃倾向汽缸盖，活塞材料使用轻金属，导热性好，末端搅拌机压力，温度低，爆燃倾向小，压

12、缩比为0.40.7个单位。3)火焰前锋向末端混合器传播的时间：体的高火焰传播速度，减少火焰传播距离，火焰前锋向末端混合传播的时间减少，有助于防止爆燃。例如，由于气缸直径大，火焰传播距离增加，爆燃倾向大，因此没有缸直径大的汽油发动机。(2)在损失严重的情况下，破坏气缸壁表面的附膜和油膜、传热增加、气缸盖和活塞顶温升、冷却系统过热、功率减少、油减少率增加、活塞、阀门燃烧、轴承破裂、火花绝缘体破裂、润滑剂氧化胶体、润滑油氧化胶体严重的时候，冷却剂会过热，电力下降，消耗率上升。与正常燃烧和爆燃不同，正常燃烧的UT在5080m/s、无压力波、0.20.4Mpa /CA范围内。爆燃烟火传播速度：轻微爆燃时

13、火焰传播速度约为100米/s300m/s，强烈爆燃时火焰传播速度最高为800米/s1000m/s。瞬间燃烧未燃烧的混合物，局部压力和温度高，形成强烈的压力冲击波。冲击波反复撞击燃烧室壁，产生了尖锐的毒素。(b)表面点火-热点火由燃烧室的热表面(例如排气门头部、火花绝缘体或零件表面的热沉积物等)点燃混合物的现象统称为表面点火。点火时刻无法控制，9的汽油发动机发生了很多。1，早期燃烧是指火花塞点火前在热表面点燃混合物的现象。它提前点火，热点表面大于火焰，燃烧速度加快，气缸压力、温度升高，发动机工作粗暴，压缩孔增加，向缸壁的传热增加，电力下降，火花插头、活塞等部件过热。早期燃烧会引发爆燃，爆燃会上升

14、更多的热表面温度，促进更激烈的表面点火，两者都会徐璐促进，危害会更大。2，后燃是指点燃火花塞后，热表面或热辐射点燃混合物的现象。与爆燃不同，表面点火通常是在正常火焰燃烧之前被热物点燃混合物，没有压力冲击波，“敲打缸的声音”比较沉闷。主要是活塞、连杆、曲轴等运动物受冲击负荷振动而产生的。促进燃烧室温度和压力上升、碳积累等热点形成的所有条件都可以促进表面点火。1爆燃是火花塞着火后端混合物自燃的现象。表面点火通常是因为在正常火焰燃烧之前，热物质点燃了混合物。2爆燃时强烈的压力冲击波，尖锐的金属敲击声；表面点火没有压力冲击波，敲打缸的声音比较沉闷。主要是活塞、连杆、曲轴等运动物受冲击负荷振动而产生的。

15、表面点火和爆燃的区别：3，使用因素对燃烧的影响1，搅拌机浓度为80.9时UT，Pz，Pe为峰值，爆燃倾向。在L.031.1中，燃烧完整且be最低。最高温度富裕的空气NOx。在0.8和1.2中，UT燃烧不完整，导致(CO，HC，be)操作不稳定。可见在均质混合燃烧中，混合浓度对燃烧影响很大，必须严格控制。2，点火提前角点火提前角是从火花到停止点的曲轴角。其数值取决于燃料特性、转速、负荷、过剩空气系数等诸多因素。点火提前角曹征特性：汽油发动机节气门开启、速度和混合浓度恒定时，汽油发动机功率和燃料消耗率随点火提前角变化的关系称为点火提前角曹征特性。如果点太小，燃烧会延长到膨胀过程，最大压力和温度下降

16、，传热损失增加，排气温度升高，功率下降，燃料消耗增加。点太大，大部分搅拌机在压缩过程中燃烧，活塞上行消耗的压缩孔增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作宽度增加。同时，混合物的压力太高，末级搅拌机燃烧前的温度高，爆燃倾向高。当点是最佳值时，不会太高，最大压力出现在商店后适当的角度内。动力也是面积最大，循环球最多，引擎的动力性和经济性最好。3，旋转速度N湍流，火焰速度大体上与旋转速度成比例增加，因此以秒为单位的燃烧过程缩短了，但由于周期时间缩短，一般燃烧过程相当曲轴转角增加，因此必须相应地增加点火提前角，装置必须离心控制点火提前器。旋转速度增加，火焰速度也增加，爆燃倾向减少。4，负载旋转速度恒定

17、。进入Pe时，进入圆筒的新鲜混合气量几乎没有变化。因为剩余废气干扰了燃烧反应，形成了单位。应增加点火提前角度，用真空早期点火装置调节燃烧过程，以便在商店附近完成。负载混合器数量搅拌机稀释程度进一步缩小，火焰速度燃烧恶化。负载缸的(温度压力)爆燃倾向。5，大气条件大气压力低，气缸膨胀量减少，混合气体浓，压缩压力低，火灾延迟时间和火焰速度慢，经济性和动力下降，但爆燃倾向减少。大气温度高，同缸膨胀率低，经济性、动力性差，容易发生爆燃和空气阻力。空气阻力是燃料蒸发在加油系统中形成气泡，减少或中断加油现象的现象。因此，在炎热的地区开车时，要加强冷却系统冷却能力，使用泵油杨怡很多汽油泵。相反，在寒冷地区开车时，要加强进气系统的预热、火花能量等，以确保燃油雾、点火