汽油机混合气形成讲义学习教案

会计学1汽油机混合气形成汽油机混合气形成(xngchng)讲义讲义第一页，共65页。第1页/共65页第二页，共65页。一、汽油机正常燃烧：（一）汽油机正常燃烧过程： 燃烧过程分为三个阶段： （）着火延迟(ynch)期； （）明显燃烧期； （）后燃期。4-1 4-1 汽油机燃烧汽油机燃烧(rnsho)(rnsho)过过程程第2页/共65页第三页，共65页。第3页/共65页第四页，共65页。第4页/共65页第五页，共65页。影响影响i长短的因素：长短的因素： 燃料，辛烷值燃料，辛烷值 i ；缸内缸内(p+T) i ；混合气浓度（混合气浓度（=0.80.9 时，时，i最短）；最短）；残余废气残余废气(fiq)系数系数 i 点火能量点火能量i。希望：尽量缩短希望：尽量缩短 并保持稳定。并保持稳定。 i 第5页/共65页第六页，共65页。（）明显燃烧期（）明显燃烧期（2-3点）：从火焰核心形成火焰传点）：从火焰核心形成火焰传播到整个播到整个(zhngg)燃烧室。燃烧室。 作用：把大量燃料的化学能迅速转变为热能；作用：把大量燃料的化学能迅速转变为热能； 特点：是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。特点：是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性愈好。力性愈好。第6页/共65页第七页，共65页。 用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程度。平均压力升高率用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程度。平均压力升高率 pkPaCA ：式中式中 第二阶段终点第二阶段终点3和起点和起点2的压力；的压力； 第第3和和2相对相对(xingdu)上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。 一般明显燃烧期约占一般明显燃烧期约占20CA 40 CA曲轴转角，燃烧最高压力曲轴转角，燃烧最高压力Pmax出现在上止点后出现在上止点后12CA15CA曲轴转角，曲轴转角， p=175250kpa/ CA为为 宜。宜。p 值过高，工作粗暴，对排污值过高，工作粗暴，对排污(NOx)亦不利。亦不利。23, pp23,2323pppp第7页/共65页第八页，共65页。第8页/共65页第九页，共65页。 作用作用 火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧；火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧； 贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧；贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧； 高温分解的燃烧产物（高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新等）重新 氧化。氧化。特点：燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。特点：燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。希望：尽量减少后燃期。希望：尽量减少后燃期。 唯一地由定时的火花点火开始，且火焰前锋以一唯一地由定时的火花点火开始，且火焰前锋以一定的正常定的正常(zhngchng)速度传遍整个燃烧室的过程。速度传遍整个燃烧室的过程。第9页/共65页第十页，共65页。（二）影响燃烧速度（二）影响燃烧速度(sd)的因素的因素 燃烧速度(sd)Um： 单位时间燃烧的混合气质量。 Um= dm/dt=TUTAT kg/s. 式中 T 未燃混合气密度； UT火焰传播速度(sd)； AT火焰前锋面积。 控制燃烧速度(sd)就能控制明显燃烧期的长短及其相对曲轴转角的位置。1. 火焰传播速度(sd)UT 火焰传播速度(sd)是决定明显燃烧期长短的主要因素。现代汽油机的UT一般可高达5080m/s。在50008000rpm，燃烧时间仅0.0010.002s。 影响UT 的主要因素是：燃烧室中气体的紊流运动 混合气成分混合气初始温度。第10页/共65页第十一页，共65页。第11页/共65页第十二页，共65页。第12页/共65页第十三页，共65页。第13页/共65页第十四页，共65页。3.可燃混合气密度可燃混合气密度T 增大未燃混合气密增大未燃混合气密度，可以提高燃烧速度，可以提高燃烧速度，因此增大压缩比度，因此增大压缩比和进气和进气(jn q)压力等压力等，均可加大燃烧速度，均可加大燃烧速度。第14页/共65页第十五页，共65页。（三）、汽油机的不规则燃烧（三）、汽油机的不规则燃烧(rnsho)第15页/共65页第十六页，共65页。第16页/共65页第十七页，共65页。第17页/共65页第十八页，共65页。第18页/共65页第十九页，共65页。第19页/共65页第二十页，共65页。 二、不正常燃烧 不正常燃烧可分 （一）爆燃; （二）表面点火。（一）爆燃：处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应产生了自燃。压力冲击波反复(fnf)撞击缸壁。气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸。第20页/共65页第二十一页，共65页。第21页/共65页第二十二页，共65页。（2）危害）危害严重时破坏缸壁表面的附面气膜和油膜，使传热增严重时破坏缸壁表面的附面气膜和油膜，使传热增 加，气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，功率减加，气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，功率减 少，耗油率增加，少，耗油率增加，甚至造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘甚至造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘 体破裂，润滑油氧化成胶质，活塞环粘在槽内。轻微体破裂，润滑油氧化成胶质，活塞环粘在槽内。轻微 敲缸时，发动机功率上升敲缸时，发动机功率上升(shngshng)，油耗下降，油耗下降；严重时，可产；严重时，可产 生冷却水过热，功率下降，耗油率上生冷却水过热，功率下降，耗油率上升升(shngshng)。 第22页/共65页第二十三页，共65页。的压力冲击波。冲击波反复撞的压力冲击波。冲击波反复撞击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸声。声。p第23页/共65页第二十四页，共65页。（二）表面点火（二）表面点火-热热点点火点点火 由燃烧室内炽热由燃烧室内炽热表面（如排气门头部表面（如排气门头部、火花塞绝缘体或零、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物件表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现等）点燃混合气的现象，统称表面点火。象，统称表面点火。点火时刻是不可点火时刻是不可(bk)控制的，多发控制的，多发生在生在9的汽油机上。的汽油机上。第24页/共65页第二十五页，共65页。零件过热。早燃会诱零件过热。早燃会诱发爆燃发爆燃(bo rn)，爆，爆燃燃(bo rn)又会让更又会让更多的炽热表面温度升多的炽热表面温度升高，促使更剧烈的表高，促使更剧烈的表面点火，两者互相促面点火，两者互相促进，危害可能更大。进，危害可能更大。第25页/共65页第二十六页，共65页。燃烧室温度和压力升高以燃烧室温度和压力升高以及促使积炭等炽热点形成及促使积炭等炽热点形成的一切条件，都能促成表的一切条件，都能促成表面点火。面点火。第26页/共65页第二十七页，共65页。主要是由活塞、主要是由活塞、连杆、曲轴连杆、曲轴(qzhu)等运动等运动件受到冲击负荷件受到冲击负荷产生振动而造成。产生振动而造成。表面点火表面点火(din hu)(din hu)与爆燃的不同点：与爆燃的不同点：第27页/共65页第二十八页，共65页。三、使用因素对燃烧的影响三、使用因素对燃烧的影响 1、混合气浓度、混合气浓度 当当 80.9时，时，UT、Pz、 、Pe均达最高值，爆燃均达最高值，爆燃倾向倾向。 当当 l.031.1时，燃烧完全，时，燃烧完全，be最低。最高温度最低。最高温度+富裕富裕空气空气(kngq)NOx 。 当当 0.8及及 1.2时，时，UT燃烧不完全燃烧不完全 ，致使（，致使（CO、 HC 、 be） 工作不稳定工作不稳定 。 可见，在均质混合气燃烧中，混合气浓度对燃烧影响极可见，在均质混合气燃烧中，混合气浓度对燃烧影响极大，必须严格控制。大，必须严格控制。p第28页/共65页第二十九页，共65页。2、点火提前角、点火提前角 点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转角角(zhunjio)。其数值应视燃料性质、转速、负荷、。其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而定。过量空气系数等很多因素而定。第29页/共65页第三十页，共65页。 点火提前角调整特性：当汽油机节气门开点火提前角调整特性：当汽油机节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和度、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耗油率随点火提前角改变而变化(binhu)的关的关系称为点火提前角调整特性。系称为点火提前角调整特性。 第30页/共65页第三十一页，共65页。点点点p第31页/共65页第三十二页，共65页。3、转速、转速 n紊流紊流，火焰速，火焰速度大体与转速成正比增加度大体与转速成正比增加（图（图4-16），因而以秒计），因而以秒计的燃烧过程缩短，但由于的燃烧过程缩短，但由于循环循环(xnhun)时间亦缩时间亦缩短，一般燃烧过程相当的短，一般燃烧过程相当的曲轴转角增加，应该相应曲轴转角增加，应该相应加大点火提前角（图加大点火提前角（图41-4a）而装置离心调节点火）而装置离心调节点火提前器。转速增加时，火提前器。转速增加时，火焰速度亦增加，爆燃倾向焰速度亦增加，爆燃倾向减小。减小。第32页/共65页第三十三页，共65页。4、负荷、负荷 转速一定，转速一定，Pe时，进入气缸时，进入气缸的新鲜混合气量的新鲜混合气量 而残余废气量基而残余废气量基本不变，故本不变，故。因为残余废气对燃。因为残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使烧反应起阻碍作用，使Um。为保。为保证证(bozhng)燃烧过程在上止点附燃烧过程在上止点附近完成，需增大点火提前角，靠真近完成，需增大点火提前角，靠真空提前点火装置来调节。空提前点火装置来调节。 当负荷当负荷混合气数量混合气数量混合气稀释程度混合气稀释程度起火界起火界限更窄，火焰速度限更窄，火焰速度燃烧恶化。当燃烧恶化。当负荷负荷气缸的（温度气缸的（温度+压力）压力） 爆燃的倾向爆燃的倾向 。 点第33页/共65页第三十四页，共65页。第34页/共65页第三十五页，共65页。第35页/共65页第三十六页，共65页。第36页/共65页第三十七页，共65页。4-2 4-2 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成(xngchng)(xngchng)第37页/共65页第三十八页，共65页。阻风门怠速油针第38页/共65页第三十九页，共65页。第39页/共65页第四十页，共65页。三、两种混合气形成方式的比较三、两种混合气形成方式的比较 化油器供油系统的油量调节是以机械化油器供油系统的油量调节是以机械及负压控制为及负压控制为 特征。特征。 汽油喷射系统的优点：汽油喷射系统的优点：1）通电时间计算准确，油量、空气计量）通电时间计算准确，油量、空气计量(jling)控制的精度控制的精度 高，修正因素多。高，修正因素多。2）燃油正压喷射，雾化质量好，改善了燃）燃油正压喷射，雾化质量好，改善了燃烧过程，经烧过程，经 济性好。济性好。3）改善瞬态响应性能，实现反馈控制，整）改善瞬态响应性能，实现反馈控制，整机加速性能机加速性能 及排放性能好。及排放性能好。4）采用多点顺序喷射，使各缸分配均匀性）采用多点顺序喷射，使各缸分配均匀性，避免燃油，避免燃油 在进气管中沉积。在进气管中沉积。5）取消了化油器喉管，提高了充气效率，）取消了化油器喉管，提高了充气效率，有利于改善有利于改善 整机动力性。整机动力性。 第40页/共65页第四十一页，共65页。4-4燃烧室燃烧室一、燃烧室设计要点一、燃烧室设计要点1、结构紧凑、结构紧凑 面容比（面容比（A/V）：燃烧室表面积与其容积之比来表）：燃烧室表面积与其容积之比来表征。征。火焰传播火焰传播(chunb)距离小，不易爆燃，可提高压缩距离小，不易爆燃，可提高压缩比。比。A/V值小：值小： 相对散热损失小，热效率高。相对散热损失小，热效率高。熄火面积小，熄火面积小，HC排量少。排量少。2、具有良好的充气性能、具有良好的充气性能 主要应考虑进气门、进气造的布置。应允许有较大主要应考虑进气门、进气造的布置。应允许有较大的进气门直径或进气流通面积，适于多气门布置。进气的进气门直径或进气流通面积，适于多气门布置。进气流线短，转弯少，使混合气尽可能平直、光顺地流入燃流线短，转弯少，使混合气尽可能平直、光顺地流入燃烧室。烧室。第41页/共65页第四十二页，共65页。3、火花塞位置、火花塞位置 扫除火花塞周围残余废气性要好，使点扫除火花塞周围残余废气性要好，使点燃性，低速稳定性好，循环变动小。燃性，低速稳定性好，循环变动小。 火花塞尽量布置在使末端混合气受热少火花塞尽量布置在使末端混合气受热少的位置，如排气门附近。的位置，如排气门附近。 应使由火花塞传播开的火焰面变化应使由火花塞传播开的火焰面变化(binhu)分配分配 合理，确保运转平稳。合理，确保运转平稳。 火焰传播距离应尽可能短。火焰传播距离应尽可能短。 第42页/共65页第四十三页，共65页。 4、燃烧室形状合理分布 燃烧持续期控制在60oCA之内； p/不致过高。 5、组织适当的紊流运动紊流运动：增大火焰传播速度；增大火焰速度后冷却末端混合气区；减少循环间的燃烧变动；减小熄火厚度，降低HC的排量；但、紊流过强会使热损失增加(zngji)，点火困难，压力上升速度过大。 第43页/共65页第四十四页，共65页。汽油机燃烧过程一般分为哪几个汽油机燃烧过程一般分为哪几个阶段？各阶段的特点阶段？各阶段的特点(tdin)是什是什么？么？汽油机燃烧室组织适当的紊流运汽油机燃烧室组织适当的紊流运动的作用有哪些？动的作用有哪些？课外作业课外作业第44页/共65页第四十五页，共65页。空气的流量由通道中的节气门来控空气的流量由通道中的节气门来控制（节气门由油门踏板操作）。踩制（节气门由油门踏板操作）。踩下油门踏板时，节气门打开，进入下油门踏板时，节气门打开，进入的空气量多。怠速时，节气门关闭的空气量多。怠速时，节气门关闭(gunb)(gunb)，空气由旁通道通过。，空气由旁通道通过。 1空气供给空气供给(gngj)系统系统 第45页/共65页第四十六页，共65页。第46页/共65页第四十七页，共65页。第47页/共65页第四十八页，共65页。第48页/共65页第四十九页，共65页。具体地说：具体地说： 当汽油机在各种转速下以全负荷运行，即节气门全开时当汽油机在各种转速下以全负荷运行，即节气门全开时，应向汽缸提供适当加浓的功率混合气，应向汽缸提供适当加浓的功率混合气A/F=1214（1）。）。 当汽油机按中等负荷运行，即在节气门部分开度时，应当汽油机按中等负荷运行，即在节气门部分开度时，应有最好的经济性，适宜使用较稀的经济混合气。理想混合气有最好的经济性，适宜使用较稀的经济混合气。理想混合气随负荷增加而逐渐变稀，小负荷范围内变化较陡，随负荷加随负荷增加而逐渐变稀，小负荷范围内变化较陡，随负荷加大变化渐趋平缓大变化渐趋平缓(pnghun)，负荷超过，负荷超过50%以后，以后，A/F变化变化不大，这时，不大，这时，A/F=17左右（左右（1） 。 当汽油机在怠速时，节气门接近全闭，为了抵消废气对当汽油机在怠速时，节气门接近全闭，为了抵消废气对新鲜充量稀释的影响，保证稳定运转，需要提供更浓的混合新鲜充量稀释的影响，保证稳定运转，需要提供更浓的混合气，气，A/F=1012.4 （1） 。第49页/共65页第五十页，共65页。2、原理：第50页/共65页第五十一页，共65页。一、化油器式混合气的形成一、化油器式混合气的形成1、理想空燃比特性、理想空燃比特性 在进行供油系与汽油机配合试验在进行供油系与汽油机配合试验(shyn)时，需时，需要有一个可供调试的依据，即所谓理想空燃比特性。要有一个可供调试的依据，即所谓理想空燃比特性。这种理想空燃比特性就是在满足最佳性能要求的情况这种理想空燃比特性就是在满足最佳性能要求的情况下，混合气成分随负荷（或充气流量）的变化关系。下，混合气成分随负荷（或充气流量）的变化关系。第51页/共65页第五十二页，共65页。第52页/共65页第五十三页，共65页。2、匹配试验、匹配试验 燃料调整特性：在节气门开度、转速一定、燃料调整特性：在节气门开度、转速一定、最佳点火最佳点火(din hu)提前角下，发动机功率和燃油提前角下，发动机功率和燃油消耗率随燃料消耗量（或过量空气系数消耗率随燃料消耗量（或过量空气系数）而变化）而变化的曲线。图的曲线。图448为在某一转速下的燃料调整特性为在某一转速下的燃料调整特性曲线。曲线。 BBeebebe第53页/共65页第五十四页，共65页。 图图a表示在节气门全开时的调整特性，表示在节气门全开时的调整特性，A点表示在该点表示在该转速下的最大功率，相应的混合气成分叫做功率混合气转速下的最大功率，相应的混合气成分叫做功率混合气。B点对应的是经济混合气。最佳调整时，并不一定在点对应的是经济混合气。最佳调整时，并不一定在A点，而选在最大功率（点，而选在最大功率（A点）和最低油耗（点）和最低油耗（B点）之间。点）之间。这是考虑到在大批量生产中性能的波动与大气条件的影这是考虑到在大批量生产中性能的波动与大气条件的影响，应具备必要的裕度。此外。用途响，应具备必要的裕度。此外。用途(yngt)不同，考不同，考虑的裕度也不一样。虑的裕度也不一样。ebeB第54页/共65页第五十五页，共65页。 图图b为节气门部分开度时的调整为节气门部分开度时的调整(tiozhng)特性。通特性。通常可以转变成该转速、某一开度下的钩形曲线，作不同开度常可以转变成该转速、某一开度下的钩形曲线，作不同开度的钩形曲线的包络线，即为该转速下的理想负荷特性。有了的钩形曲线的包络线，即为该转速下的理想负荷特性。有了在该转速下的理想负荷特性，便可以选择若干组主量孔、空在该转速下的理想负荷特性，便可以选择若干组主量孔、空气量孔及喷嘴的开关时间气量孔及喷嘴的开关时间 。 eBbe第55页/共65页第五十六页，共65页。电控汽油电控汽油(qyu)喷射系统喷射系统第56页/共65页第五十七页，共65页。2汽油汽油(qyu)供给系统供给系统 汽油由汽油泵从油箱中泵出，经过汽油过滤器，除去杂质及水分后，再送至汽油脉动减振器。这样具有汽油由汽油泵从油箱中泵出，经过汽油过滤器，除去杂质及水分后，再送至汽油脉动减振器。这样具有(jyu)(jyu)一定压力的汽油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸喷油器。一定压力的汽油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸喷油器。 第57页/共65页第五十八页，共65页。第58页/共65页第五十九页，共65页。第59页/共65页第六十页，共65页。第60页/共65页第六十一页，共65页。第61页/共65页第六十二页，共65页。第62页/共65页第六十三页，共65页。第63页/共65页第六十四页，共65页。第64页/共65页第六十五页，共65页。