第三章第三节汽油机燃烧过程.

第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一般汽油机是在进气管内利用喷嘴或化油器使空气和燃油混合，进入气缸后，到压缩行程终了时已大致形成均质混合气，并以电火花点火燃烧。一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期在燃烧压力线上，1点为火花塞跳火点，2点为出现火焰中心，3为最高压力点。将燃烧过程分为三个阶段：着火落后期、明显燃烧期和补燃期。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期从火花塞开始跳火到火焰中心形成称为着火落后期。这个阶段缸内的压力线与纯压缩线基本重合。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时的曲轴转角，称为点火提前角，用θ表示。一般为20—35ºCA。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期1)着火落后期影响因素（1）混合气成分过量空气系数α=0.8-0.9时，着火落后期最短。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期1)着火落后期影响因素（2）开始点火时的缸内气体温度和压力开始点火时缸内气体温度和压力越高，着火落后期越短第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期1)着火落后期影响因素（3）缸内气流运动加强紊流运动，会加快混合气的氧化反应速度，着火落后期缩短。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期1)着火落后期影响因素（4）火花能量加大火花能量，着火落后期缩短。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期1)着火落后期1)着火落后期影响因素（5）残余废气量残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使着火落后期变长，所以应尽量减少残余废气。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期2）明显燃烧期从形成火焰中心到最高压力出现。在均质混合气中，当火焰中心形成之后，火焰向四周传播，形成一个近似球面的火焰层，即火焰前锋，从火焰中心开始层层向四周未燃混合气传播，直到扫过整个燃烧室。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期2）明显燃烧期火焰传播速度：火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。燃烧室的火焰传播速度可达50-80m/s。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期2）明显燃烧期压力变化：常用平均压力升高率λ〔kPa／(°)〕表征压力变化的急剧程度.λ=(P3-P2)/(Φ3-Φ2)=ΔP/ΔΦ第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期2）明显燃烧期明显燃烧期燃烧的主要时期。明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性愈好，但可能导致压力升高率值过高，工作粗暴，对排污亦不利。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程1.燃烧过程的三个时期2）明显燃烧期一般明显燃烧期约占20-40°曲轴转角，燃烧最高压力出现在上止点后12-15°曲轴转角.λ=175-250kpa/(°)为宜。第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1.燃烧过程的三个时期3）补燃期从最高压力点开始到燃料基本烧完为止称为补燃期。在此阶段参加燃烧的燃料主要有（1）火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1.燃烧过程的三个时期3）补燃期在此阶段参加燃烧的燃料主要有（2）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，这样在熄火存在大量未燃烃，在随后的膨胀中部分未燃烃继续燃烧。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1.燃烧过程的三个时期3）补燃期在此阶段参加燃烧的燃料主要有（3）高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO等）重新氧化。燃烧产物CO2、H2O中，有少部分在高温的作用下，分解成H2、O2、CO等产物，在膨胀过程中，因工质温度下降，热分解产物又继续燃烧、放热。这种燃烧已远离上止点，应尽量减少。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素层流：质点作规则的流动，运动中的质点之间互不混杂，互不干扰湍流：质点运动非常混乱uvlRe2.燃烧速率燃烧速率是指单位时间燃烧的混合气量.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。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率1)层流火焰燃烧速率mLLFdtdm未燃混合气密度层流火焰传播速度火焰前锋面积一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素L层流火焰传播速度很慢，不能满足实际要求。实际发动机的火焰传播是以湍流方式进行2.燃烧速率2)湍流火焰燃烧速率mTTFdtdm一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率2)湍流火焰燃烧速率mTTFdtdm一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(1)火焰传播速度火焰传播速度是决定明显燃烧期长短的主要因素。现代汽油机的υT可高达50—80m/s。影响υT的主要因素是：①燃烧室中气流的运动.②混合气成分.③混合气初始温度。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(1)火焰传播速度①燃烧室中气流的运动气流运动可使火焰前锋表面扭曲，甚至分隔成许多小的火焰中心，使火焰前锋燃烧区加厚，火焰传播速度加快。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(1)火焰传播速度②混合气成分：混合气成分不同，火焰传播速度也明显不同，如图所示为实验所得火焰传播速度与过量空气系数的关系。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(1)火焰传播速度③混合气初始温度混合气初始温度高，火焰传播速度增加。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(2)火焰前锋面积利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合，可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积，以调整燃烧速度。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(3)可燃混合气密度ρm增大未燃混合气密度，可以提高燃烧速度，因此增大压缩比和进气压力等，均可加大燃烧速度。一、汽油机的正常燃烧过程第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素2.燃烧速率3)影响燃烧速率的因素(3)可燃混合气密度ρm增大未燃混合气密度，可以提高燃烧速度，因此增大压缩比和进气压力等，均可加大燃烧速度。二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况下，各循环之间的燃烧差异（循环变动）和各缸之间的燃烧差异（各缸工作不均匀性）。1.循环变动各循环之间的燃烧差异主要是燃烧的不稳定性，表现为循环的压力波动。示功图上可示出不同循环的气缸压力变化情况。二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1.循环变动二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素变动范围变动范围同一燃烧室内，发动机转速相同，混合气浓度也相同，相邻的两次循环的居然也会变化！！zipp1.循环变动二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素（1）循环变动对发动机工作有何影响？这种循环间的燃烧变动使汽油机空燃比和点火提前角调整对每一循环都不可能处于最佳状态，因而油耗上升，功率下降，不正常燃烧倾向增加，使汽油机性能下降。1.循环变动二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素（2）产生循环变动现象的主要原因？火花塞附近混合气的混合比和气体湍流性质、程度在各循环发生变动，致使火焰中心形成（着火落后期）所用的时间不同，即由有效着火时间变动而引起的。1.循环变动二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素（3）改善循环变动的措施①α=0.8～0.9时循环燃烧变动最小，混合气加浓或减稀变动均增加。因此，为了减少排气中的CO而运用稀混合气时，即使在较高负荷也容易发生循环变动，成为用稀混合气的障碍！！1.循环变动二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素（3）改善循环变动的措施②在中等负荷以上变动较小，低负荷时，残余废气量相对增多，变动更为明显。③加强湍流有助于减少变动，因此转速增加，一般变动减小。（因为加强湍流后使得混合气更加均匀，减小了循环变动。这也成为稀燃技术的主要手段之一）。1.循环变动二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素（3）改善循环变动的措施④加大点火能量，采用多点点火，情况有所改善（这同样是稀燃技术的主要手段之一）。⑤点火时刻和点火位置对燃烧变动很敏感。。2.各缸工作不均匀性二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素某发动机各缸工作不均匀性2.各缸工作不均匀性二、汽油机的不规则燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素各缸之间的燃烧差异主要是由于燃料分配不均使空燃比不一致造成的。（多缸发动机，多点喷射显然优于单点喷射）影响混合气分配不均匀的因素很多，主要与进气系统所有零件的设计和安装位置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计。汽油机的不正常燃烧主要是爆燃和表面点火。1、爆燃（1）爆燃的外部特征气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称为敲缸。轻微敲缸时，发动机功率上升，油耗下降，但严重时会产生冷却水过热，功率下降，油耗上升，发动机磨损加剧，排放污染增加（主要是排气冒黑烟）。三、汽油机的不正常燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1、爆燃（2）爆燃产生的原因正常燃烧：有明显的火焰前锋，且逐层向外传播，直至燃烧完毕。三、汽油机的不正常燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1、爆燃（2）爆燃产生的原因爆燃：火焰前锋未到，未燃混合气的温度达到其自燃温度而着火燃烧，形成新的火焰中心，产生新的火焰传播。三、汽油机的不正常燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素1、爆燃（3）正常燃烧与爆燃的不同三、汽油机的不正常燃烧第三章汽油机的工作原理与燃烧过程第三节汽油机燃烧过程及影响因素燃烧速度：正常燃烧的火焰传播速度为50-80m/s，无压力波，压力升高率在200-