资源描述
第第1章章汽车发动机工作过程与性能评定汽车发动机工作过程与性能评定第一节第一节汽车发动机换气过程汽车发动机换气过程四行程发动机的换气过程包括从四行程发动机的换气过程包括从排气门开启到排气门开启到进气门关闭进气门关闭的整个时期，约占的整个时期，约占410480曲轴转曲轴转角。角。换气过程包括换气过程包括排气过程和进气过程排气过程和进气过程，换气过程，换气过程的任务排除废气、充入尽可能多的新鲜工质的任务排除废气、充入尽可能多的新鲜工质（新鲜混合气或空气）（新鲜混合气或空气）排得净，进得多排得净，进得多固定的配气相位只对一种转速有利。为此，目固定的配气相位只对一种转速有利。为此，目前轿车上，安装有可变进气系统、可变配气机前轿车上，安装有可变进气系统、可变配气机构（改变相位角、气门升程）或者进气增压系构（改变相位角、气门升程）或者进气增压系统。统。一、四行程发动机的换气过程一、四行程发动机的换气过程（1）自由排气阶段）自由排气阶段从排气门在下止点前开启到气缸内压力接近排气管内压力的从排气门在下止点前开启到气缸内压力接近排气管内压力的这一时期，称为自由排气阶段。这一时期，称为自由排气阶段。从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为排气从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角，一般为提前角，一般为4080曲轴转角。曲轴转角。由于配气机构惯性力的限制，气门开启与关闭不能太快，需由于配气机构惯性力的限制，气门开启与关闭不能太快，需要一定时间，如果活塞到下止点时排气门才开始开启，在开要一定时间，如果活塞到下止点时排气门才开始开启，在开启初期开度极小，废气不能通畅流出，气缸内压力下降缓慢，启初期开度极小，废气不能通畅流出，气缸内压力下降缓慢，不能实现充分排气，而且在活塞向上止点回行时会形成较大不能实现充分排气，而且在活塞向上止点回行时会形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功。为此，排气门必须在的反压力，增加排气行程所消耗的功。为此，排气门必须在下止点前开启（图下止点前开启（图1-1中中b点）。点）。自由排气阶段气体的流动分为超临界状态和亚临界状态。自由排气阶段气体的流动分为超临界状态和亚临界状态。（2）强制排气阶段）强制排气阶段在这一阶段，气缸内的废气是由活塞上行强制推出。因为要在这一阶段，气缸内的废气是由活塞上行强制推出。因为要克服排气门、排气道处的阻力，气缸内平均压力比排气管平克服排气门、排气道处的阻力，气缸内平均压力比排气管平均压力一般高出均压力一般高出10kPa左右。气体的流速越高，此压差越大，左右。气体的流速越高，此压差越大，消耗的功越多。消耗的功越多。为了减少排气节流和利用高速气流的惯性排除废气，排气门为了减少排气节流和利用高速气流的惯性排除废气，排气门应在活塞过了上止点后才关闭。从上止点到排气门关闭这段应在活塞过了上止点后才关闭。从上止点到排气门关闭这段曲轴转角，称为排气迟闭角，一般为曲轴转角，称为排气迟闭角，一般为1030曲轴转角。曲轴转角。（3）进气阶段）进气阶段为保证活塞下行时进气门有足够大的开启面积、新鲜工为保证活塞下行时进气门有足够大的开启面积、新鲜工质顺利流入气缸，进气门也要提前开启，一般为进气提质顺利流入气缸，进气门也要提前开启，一般为进气提前角为前角为040曲轴转角。曲轴转角。进气门也需在活塞到达下止点后关闭，这样便可利用高进气门也需在活塞到达下止点后关闭，这样便可利用高速气流的惯性，在上止点后继续进气。而且发动机转速速气流的惯性，在上止点后继续进气。而且发动机转速愈高，进气流速愈大，进气门应愈迟关闭。进气迟闭角，愈高，进气流速愈大，进气门应愈迟关闭。进气迟闭角，一般为一般为4080曲轴转角。曲轴转角。将进排气门开闭角将进排气门开闭角度以及相对上下止度以及相对上下止点的位置画出，称点的位置画出，称为配气定时图为配气定时图 二、四行程发动机的换气损失二、四行程发动机的换气损失(1)排气损失排气损失排气损失是从排气门提前打开，直到进气行程开始，气缸内压力到达大气压力排气损失是从排气门提前打开，直到进气行程开始，气缸内压力到达大气压力之前，循环功的损失。它可分为：之前，循环功的损失。它可分为：自由排气损失（图自由排气损失（图1-3中面积中面积W），是由于排气门提前打开而引起的膨胀功的），是由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。减少。强制排气损失（图强制排气损失（图1-3中面积中面积Y），是由于活塞上行强制推出废气所消耗的功。），是由于活塞上行强制推出废气所消耗的功。(2)进气损失进气损失进气损失主要是进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失。如图进气损失主要是进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失。如图1-3中中面积面积X所示。它与排气损失相比相对较小。所示。它与排气损失相比相对较小。排气损失与进气损失之和称为换气损失，即图中面积排气损失与进气损失之和称为换气损失，即图中面积(W+Y+X)。在实际循环示功。在实际循环示功图中把面积图中把面积(X+Y-d)相当的负功，称为泵气损失。由于测量上的原因，泵气损失相当的负功，称为泵气损失。由于测量上的原因，泵气损失放在机械损失中考虑，而将（放在机械损失中考虑，而将（W+d）放入热效率中考虑。）放入热效率中考虑。三、发动机的充气系数三、发动机的充气系数充气系数（充气效率）充气系数（充气效率）概念概念充充气气系系数数（充充气气效效率率）是是实实际际进进入入气气缸缸的的新新鲜鲜工工质质的的量量与与进进气气状状态态下下充充满满气气缸缸工工作作容容积积的的新新鲜鲜工工质质的的量量的的比值比值。式式中中m1、V1实实际际进进入入气气缸缸的的新新鲜鲜工工质质的的质质量量、体体积积（进进气气状状态态）；ms、Vs进进气气状状态态下下充充满满工工作作容容积的新鲜工质的质量、气缸工作容积。积的新鲜工质的质量、气缸工作容积。式中：式中：Ta、Pa进气终了时的气体温度和压力；进气终了时的气体温度和压力；Ts、Ps进气状态的温度和压力；进气状态的温度和压力；残残余余废废气气系系数数，即即进进气气过过程程结结束束时时气气缸缸内内残残余余废废气气量与气缸内新鲜充量的比值；量与气缸内新鲜充量的比值；压缩比。压缩比。充气系数总是小于充气系数总是小于1，可以用来评价不同，可以用来评价不同排量发动机的换气过程的好坏。数值越排量发动机的换气过程的好坏。数值越大，换气过程越完善。大，换气过程越完善。影响充气系数的主要因素影响充气系数的主要因素：1进气终了时的压力进气终了时的压力PaPa对对有重要影响，有重要影响，Pa愈高，愈高，值愈大值愈大Pa=Ps-Pa式式中中，pa为为气气体体流流动动时时，克克服服进进气气系系统统阻阻力力而而引引起起的压降的压降(kPa)。一般可写成一般可写成式中式中管道阻力系数；管道阻力系数；进气状态下气体的密度；进气状态下气体的密度；v管道内气体的流速（管道内气体的流速（m/s）。）。可可见见，pa主主要要取取决决于于各各段段管管道道的的阻阻力力系系数数和和气气体体流流速速。若若大、大、v高时，高时，pa增加，使增加，使Pa下降。下降。2进气终了的温度进气终了的温度进进气气终终了了的的温温度度Ta高高于于进进气气状状态态温温度度。引引起起Ta升升高高的的原原因因是是:1）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热。）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热。2）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。3）在在化化油油器器式式汽汽油油机机上上，为为了了使使液液体体燃燃料料在在进进气气管管中中蒸蒸发发，以以便便均均匀匀地地与与空空气气混混合合而而进进入入气气缸缸，一一般般都都采采用用废废气气或或冷冷却水热量对进气管加热，故空气经过进气管时受热而温度升高。却水热量对进气管加热，故空气经过进气管时受热而温度升高。措措施施：将将高高温温排排气气管管与与进进气气管管分分置置于于气气缸缸两两侧侧，控控制制进进气气预热，适当加大气门叠开角等，均有利于降低预热，适当加大气门叠开角等，均有利于降低Ta。转速和负荷对转速和负荷对Ta的影响的影响1）转转速速：当当负负荷荷不不变变而而转转速速增增加加时时，由由于于新新鲜鲜工工质质与与缸缸壁等接触时间短，传热量少，所以壁等接触时间短，传热量少，所以Ta稍有下降。稍有下降。2）负负荷荷：当当转转速速不不变变而而增增加加发发动动机机负负荷荷时时，缸缸壁壁等等零零件件温度升高，温度升高，Ta有所上升。有所上升。3.残余废气系数残余废气系数1）增加，增加，降低，燃烧恶化，油耗、排放增加，降低，燃烧恶化，油耗、排放增加，2）压缩比提高，残余废气系数减小。）压缩比提高，残余废气系数减小。3）排气压力高，废气多，充气效率降低。）排气压力高，废气多，充气效率降低。4）排气系统阻力大，排气压力高，废气多。）排气系统阻力大，排气压力高，废气多。4.配气定时配气定时由由的的计计算算公公式式可可见见，由由于于进进气气门门迟迟闭闭而而1,新新鲜鲜充充量量的的容容积积减减小小,但但Pa值值却却可可能能因因有有气气流流惯惯性性而而使使进进气气有有所所增加增加,合适的配气定时应考虑合适的配气定时应考虑Pa具有最大值。具有最大值。5.压缩比压缩比压压缩缩比比增增加加,压压缩缩容容积积减减小小,残残余余废废气气量量随随之之减减小小,因因而而有有所所增加。增加。四、改善充气效率的措施四、改善充气效率的措施进气系统：空气滤清器或加进气消声器、化油器或进气系统：空气滤清器或加进气消声器、化油器或喷油器、节气门、进气管、进气道和进气门等组成。喷油器、节气门、进气管、进气道和进气门等组成。减少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充气减少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充气效率，改善发动机性能的主要途径。效率，改善发动机性能的主要途径。一、进气门一、进气门1.时面值时面值气气门门开开启启断断面面与与对对应应开开启启时时间间的的乘乘积积称称为为气气门门开开启启的的时时面面值值。它它表表示示气气体体流流过过气气门门的的通通过过能能力力。气气门门开开启启时时间间长长，开开启启断断面面大大，则则气气门门开开启启时时面面值值大大，气气流通过能力越强，阻力越小。流通过能力越强，阻力越小。增大进气门头部直径，减小气门头部锥角，增大增大进气门头部直径，减小气门头部锥角，增大气门升程，延长气门开启时间，均可扩大气门开启时气门升程，延长气门开启时间，均可扩大气门开启时面值。面值。2.进气马赫数进气马赫数M 进气马赫数进气马赫数M是进气门气流平均速度是进气门气流平均速度Vm与与该处音速该处音速C之比，即之比，即M=Vm/C。M是决定气流流动性质的重要参数。是决定气流流动性质的重要参数。M值值反映气体流动和气门结构尺寸的关系，反映气体流动和气门结构尺寸的关系，对充气效率有重要的影响。对充气效率有重要的影响。根据一系列试验可根据一系列试验可知，在正常的配气定时条件下，当超过一定数知，在正常的配气定时条件下，当超过一定数值时，大约在值时，大约在0.5左右，充气效率急剧下降。因左右，充气效率急剧下降。因此在可能条件下应控制在最高转速时不超过一此在可能条件下应控制在最高转速时不超过一定数值，以达到提高充气效率的目的。定数值，以达到提高充气效率的目的。3.气门直径和气门数气门直径和气门数进进气气门门直直径径增增大大,扩扩大大气气流流通通路路截截面面积积增增加，加，v提高。提高。双双气气门门（一一进进一一排排）：进进气气门门直直径径可可达达活活塞塞直直径径的的45%50%，气气门门与与活活塞塞面面积积之之比比为为0.20.25，进进气气门门比比排排气气门门大大15%20%。受结构限制，进一步增大比例已很困难。受结构限制，进一步增大比例已很困难。多气门结构多气门结构：缸径大于缸径大于80mm时，采用二进二排结构；时，采用二进二排结构；缸径小于缸径小于80mm时，采用三进二排结构。时，采用三进二排结构。四四气气门门机机与与二二气气门门机机相相比比，功功率率可可提提高高 70%，扭扭 矩矩可可 提提 高高 30%，且且响响应应性性比比增增压压机机好好，故故是是汽汽车车发发动动机机高高功功率率化化的的有有力力措施。措施。4.4.气门升程气门升程气门升程增加、改进凸轮型线、气门升程增加、改进凸轮型线、减小运动件质量、增加零件刚度，在减小运动件质量、增加零件刚度，在惯性力允许条件下使气门开闭尽可能惯性力允许条件下使气门开闭尽可能快，以增大时面值，提高充气效率。快，以增大时面值，提高充气效率。最大气门升程与阀盘直径之比最大气门升程与阀盘直径之比L/d取取0.260.28。5.5.减少气门处的流动损失减少气门处的流动损失二、进气道和进气管二、进气道和进气管保证足够的流通面积，避免转弯及截面保证足够的流通面积，避免转弯及截面突变，改善表面的光洁程度。突变，改善表面的光洁程度。汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压力波汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压力波的利用。的利用。柴油机：形成进气涡流。柴油机：形成进气涡流。高转速、大功率时，进气管宜短粗；高转速、大功率时，进气管宜短粗；中、低速，进气管宜细长。中、低速，进气管宜细长。三、空气滤清器合理选择配气定时 在配气定时各参数中，进气门迟闭角的改变，在配气定时各参数中，进气门迟闭角的改变，对充气效率对充气效率v v影响最大。影响最大。v在某一转速在某一转速下达到最高值，此下达到最高值，此转速下能最好地利转速下能最好地利用气流的惯性充气。用气流的惯性充气。进气迟闭角增进气迟闭角增大，大，v最大值对应最大值对应的转速增加的转速增加排气提前角：保证排气损失最小的前提下，尽量排气提前角：保证排气损失最小的前提下，尽量晚开晚开排气门。排气门。转速增加，排气提前角增大。转速增加，排气提前角增大。气门叠开角：可以增加循环充量，提高充气效率，气门叠开角：可以增加循环充量，提高充气效率，降低高温零件的热负荷，减少降低高温零件的热负荷，减少NOxNOx。第二节第二节 汽油发动机燃烧过程汽油发动机燃烧过程一、混合气浓度表示方法一、混合气浓度表示方法空燃比空燃比=空气量空气量/燃油量燃油量 混合气分：稀混合气混合气分：稀混合气 理想混合气理想混合气（汽油（汽油14.714.7，柴油，柴油14.514.5）浓混合气浓混合气混合气浓度表示方法：混合气浓度表示方法：过量空气系数、空燃比过量空气系数、空燃比二、汽油机的燃烧过程二、汽油机的燃烧过程汽油机的理想循环为汽油机的理想循环为定容加热循环定容加热循环。汽油机燃料的燃烧是汽油机燃料的燃烧是点燃式燃烧点燃式燃烧。正常燃烧正常燃烧过程进行情况，通常测取燃烧过程的展过程进行情况，通常测取燃烧过程的展开示功图研究燃烧过程。在燃烧压力线上，开示功图研究燃烧过程。在燃烧压力线上，1点为火花点为火花塞跳火点，塞跳火点，2点为出现火焰中心，点为出现火焰中心，3为最高压力点。将为最高压力点。将燃烧过程分为三个阶段：着火落后期、明显燃烧期和燃烧过程分为三个阶段：着火落后期、明显燃烧期和补燃期。补燃期。着火落后期着火落后期（滞燃期、诱导期）（滞燃期、诱导期）从火花塞跳火到形成火焰中心时的时间从火花塞跳火到形成火焰中心时的时间或曲轴转角。特点：或曲轴转角。特点：1）火花放电时两极电压）火花放电时两极电压达达1015kV，局部温度可达局部温度可达3000K，加快了混加快了混合气的氧化反应速度。合气的氧化反应速度。2）此阶段缸内压力无）此阶段缸内压力无明显升高。明显升高。着火落后期的长短与以下因素有关：着火落后期的长短与以下因素有关：1）混合气成分）混合气成分混合气过量空气混合气过量空气at=0.80.9时，时，着火落后期最短。着火落后期最短。2）开始点火时的缸内气体温度和压力）开始点火时的缸内气体温度和压力开始点开始点火时缸内气体温度和压力越高，着火落后期越短。火时缸内气体温度和压力越高，着火落后期越短。3）缸内气体流动）缸内气体流动加强紊流运动，会加快混合气加强紊流运动，会加快混合气的氧化反应速度，着火落后期缩短。的氧化反应速度，着火落后期缩短。4）火火花花能能量量加加大大火火花花能能量量，着着火火落落后后期期缩缩短。短。5）残残余余废废气气量量残残余余废废气气对对燃燃烧烧反反应应起起阻阻碍碍作作用，使着火落后期变长，所以应尽量减少残余废气。用，使着火落后期变长，所以应尽量减少残余废气。点点火火提提前前角角：是是指指从从火火花花塞塞跳跳火火到到上上止点间的曲轴转角。可用其表示点火时刻。止点间的曲轴转角。可用其表示点火时刻。明显燃烧期明显燃烧期（急燃期）（急燃期）从形成火焰中心到最高压力出现。从形成火焰中心到最高压力出现。在在均均值值混混合合气气中中，当当火火焰焰中中心心形形成成之之后后，火火焰焰向向四四周周传传播播，形形成成一一个个近近似似球球面面的的火火焰焰层层，即即火火焰焰前前锋锋，从从火火焰焰中中心心开开始始层层层层向向四四周周未未燃燃混混合合气气传传播播，直到连续不断的火焰前锋扫过整个燃烧室。直到连续不断的火焰前锋扫过整个燃烧室。火火焰焰传传播播速速度度：火火焰焰前前锋锋相相对对于于未未燃燃混混合合气气向向前前推推进进的的速速度度。车车用用汽汽油油机机，燃燃烧室的火焰传播速度可达烧室的火焰传播速度可达50-80m/s。常用平均压力升高率常用平均压力升高率pkPa()表征压力变化的急剧程度。表征压力变化的急剧程度。式式中中：p明明显显燃燃烧烧期期始始点点和和终终点点的的气气体体压压力力差差（kPa）;明明显显燃燃烧烧期期始始点点和终点相对于上止点的曲轴转角差（和终点相对于上止点的曲轴转角差（CA）。）。汽油机的汽油机的p在在200400kPa/()范围内范围内。明明显显燃燃烧烧期期是是汽汽油油机机燃燃烧烧的的主主要要时时期期。明明显显燃燃烧烧期期愈愈短短，愈愈靠靠近近上上止止点点，汽汽油油机机经经济济性性、动动力力性性愈愈好好，但但可可能能导导致致压压力力升升高高率率值值过过高高，工工作作粗粗暴暴，对对排排污亦不利。污亦不利。一一般般明明显显燃燃烧烧期期约约占占2040 曲曲轴轴转转角角，燃燃烧烧最最高高压压力力出出现现在在上上止止点点后后1215 曲曲轴轴转转角角，p=175250kpa/()为为宜。宜。补燃期（补燃期（后燃期）后燃期）从最高压力点开始到燃料基本燃烧为从最高压力点开始到燃料基本燃烧为止称为补燃期。止称为补燃期。在此阶段参加燃烧的燃料主要有在此阶段参加燃烧的燃料主要有1）火焰前锋后未及时燃烧燃料再燃烧。）火焰前锋后未及时燃烧燃料再燃烧。2）贴附在缸壁未燃混合气层的部分燃烧。）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火存在大量未燃烃，在随后的膨胀中部分未燃烃继续燃烧。烃继续燃烧。3）高温分解的燃烧产物（）高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO等）重新氧化。燃烧产物等）重新氧化。燃烧产物CO2、H2O中，有少中，有少部分在高温的作用下，分解成部分在高温的作用下，分解成H2、O2、CO等等产物，在膨胀过程中，因工质温度下降，热分产物，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。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。这种燃烧已远离上止点，应尽量减少。三、汽油三、汽油发动机的不正常燃机的不正常燃烧 汽油发动机的正常燃烧是指由火花塞跳汽油发动机的正常燃烧是指由火花塞跳火点燃可燃混合气，形成火焰中心，火焰火点燃可燃混合气，形成火焰中心，火焰按一定的速率连续地传播到整个燃烧室空按一定的速率连续地传播到整个燃烧室空间。若汽油发动机可燃混合气燃烧不是由间。若汽油发动机可燃混合气燃烧不是由火花塞点燃或火焰传播速率不正常的即为火花塞点燃或火焰传播速率不正常的即为不正常燃烧，汽油发动机的不正常燃烧主不正常燃烧，汽油发动机的不正常燃烧主要有爆燃和表面点火。要有爆燃和表面点火。1.爆燃爆燃（1）爆燃产生的原因）爆燃产生的原因末端混合气自燃末端混合气自燃（2）爆燃的危害）爆燃的危害汽油发动机允许有轻微的、短时间爆燃。因为汽油发动机允许有轻微的、短时间爆燃。因为轻微的爆燃可以提高火焰传播速度，缩短燃烧轻微的爆燃可以提高火焰传播速度，缩短燃烧过程所占用的时间，有利于提高有效热效率。过程所占用的时间，有利于提高有效热效率。但不允许严重的爆燃，严重的爆燃会有下列危但不允许严重的爆燃，严重的爆燃会有下列危害。害。机件过载机件过载机件烧损机件烧损动力性、经济性下降动力性、经济性下降发动机磨损加剧发动机磨损加剧排气冒黑烟，补燃增加，排气温度增加排气冒黑烟，补燃增加，排气温度增加噪声大噪声大（3）影响爆燃的因素）影响爆燃的因素燃料的性质燃料的性质辛烷值高的燃料抗爆燃能力强。使用抗爆剂可有效地提高燃料的抗爆燃能力，辛烷值高的燃料抗爆燃能力强。使用抗爆剂可有效地提高燃料的抗爆燃能力，但有些抗爆剂要受环保和发动机排放污染净化装置的制约，因此近年来各国都但有些抗爆剂要受环保和发动机排放污染净化装置的制约，因此近年来各国都对含铅汽油的使用有一定控制。西方发达国家早已大量使用无铅汽油，我国已对含铅汽油的使用有一定控制。西方发达国家早已大量使用无铅汽油，我国已于于2000年年7月月1日起禁止销售使用含铅汽油。日起禁止销售使用含铅汽油。末端混合气的压力和温度末端混合气的压力和温度末端混合气的压力和温度增高，则爆燃倾向增大。提高压缩比，则气缸内压力、末端混合气的压力和温度增高，则爆燃倾向增大。提高压缩比，则气缸内压力、温度升高，爆燃易发生；气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，温度升高，爆燃易发生；气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，末端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比末端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比0.40.7单位。单位。火焰前锋传播到末端混合气的时间火焰前锋传播到末端混合气的时间提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离，都会减少火焰前锋传播到末端混合气提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离，都会减少火焰前锋传播到末端混合气的时间，有利于避免爆燃。气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃倾向增大，的时间，有利于避免爆燃。气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃倾向增大，所以没有很大缸径的汽油发动机。所以没有很大缸径的汽油发动机。发动机的负荷与转速发动机的负荷与转速混合气中所含废气的百分比越多则越不易自行发火，因为废气会阻碍混合气自混合气中所含废气的百分比越多则越不易自行发火，因为废气会阻碍混合气自行发火的化学反应过程。因而，降低负荷则不易发生爆燃。行发火的化学反应过程。因而，降低负荷则不易发生爆燃。汽油发动机转速提高时，混和气的扰流增强，火焰传播速度加快。因而，转速汽油发动机转速提高时，混和气的扰流增强，火焰传播速度加快。因而，转速高时也不易发生爆燃。高时也不易发生爆燃。2.表面点火表面点火表面点火是指不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、过热的火表面点火是指不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、过热的火花塞绝缘体和电极、炽热积碳等）点燃混合气的现象。表面点火的点火时刻是不花塞绝缘体和电极、炽热积碳等）点燃混合气的现象。表面点火的点火时刻是不可控制的，多发生在可控制的，多发生在=9以上的强化汽油发动机上。以上的强化汽油发动机上。（1）后火）后火表面点火出现在火花塞跳火后，并且形成的火焰前锋仍以正常的火焰传播速度向表面点火出现在火花塞跳火后，并且形成的火焰前锋仍以正常的火焰传播速度向未燃气体推进，称为后火。出现这种现象时，可在发动机断火后发现，发动机仍未燃气体推进，称为后火。出现这种现象时，可在发动机断火后发现，发动机仍像有电火花一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混合气为止，发动像有电火花一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混合气为止，发动机才停转。机才停转。（2）早燃）早燃早燃是指火花塞跳火之前，混合气被炽热表面点燃的现象。早燃是指火花塞跳火之前，混合气被炽热表面点燃的现象。由于早燃提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，气缸压力、温度增高，由于早燃提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且由于压缩功增大，向缸壁传热增加，使发动机功率下降，发动机工作粗暴，并且由于压缩功增大，向缸壁传热增加，使发动机功率下降，火花塞、活塞等零件过热。火花塞、活塞等零件过热。（3）影响热面点火的因素）影响热面点火的因素凡是能降低燃烧室温度和压力、减少积炭等炽热点形成的因素都有助于防止凡是能降低燃烧室温度和压力、减少积炭等炽热点形成的因素都有助于防止表面点火。表面点火。a.燃料与润滑油燃料与润滑油低沸点的汽油（高沸点馏分尤其是重芳香烃含量要少）和成焦性小的润滑油低沸点的汽油（高沸点馏分尤其是重芳香烃含量要少）和成焦性小的润滑油（高分子量、低挥发性的成分要少），可以降低燃烧室内沉积物的生成，有（高分子量、低挥发性的成分要少），可以降低燃烧室内沉积物的生成，有助于防止表面点火。助于防止表面点火。燃料中添加抑制表面点火的添加剂，如添加磷化物可改变沉积物的物理化学燃料中添加抑制表面点火的添加剂，如添加磷化物可改变沉积物的物理化学性质，降低其着火能力。性质，降低其着火能力。b.压缩比压缩比降低压缩比，可降低燃烧室温度和压力，有助于防止表面点火。降低压缩比，可降低燃烧室温度和压力，有助于防止表面点火。c.工况工况避免汽车长时间低负荷运行和汽车频繁加减速行驶，可以降低燃烧室内沉积避免汽车长时间低负荷运行和汽车频繁加减速行驶，可以降低燃烧室内沉积物的生成，有助于防止表面点火。物的生成，有助于防止表面点火。（4）爆燃与表面点火关系）爆燃与表面点火关系表面点火与爆燃的不同点：表面点火与爆燃的不同点：爆燃是火花塞跳火后末端混合气的自燃现象；表面点火是火花塞跳火之前爆燃是火花塞跳火后末端混合气的自燃现象；表面点火是火花塞跳火之前或之后由炽热表面或沉积物点燃混合气所致。或之后由炽热表面或沉积物点燃混合气所致。爆燃时有强烈的压力冲击波，有尖锐的金属敲击声；表面点火没有压力冲爆燃时有强烈的压力冲击波，有尖锐的金属敲击声；表面点火没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动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，两者相互促进，危害可能更大。表面点火，两者相互促进，危害可能更大。四、四、影响燃烧过程的因素影响燃烧过程的因素汽油的品质汽油的品质汽汽油油的的蒸蒸发发性性与与抗抗爆爆性性是是影影响响汽汽油油机机燃燃烧烧过过程程的的主主要使用性能。要使用性能。汽油的蒸发性汽油的蒸发性汽汽油油的的蒸蒸发发性性用用馏馏程程和和蒸蒸气气压压评评定定。汽汽油油的的蒸蒸发发性性愈愈强强，愈愈容容易易汽汽化化，与与空空气气混混合合愈愈均均匀匀，易易于于完完全全燃燃烧烧。因因而而汽汽油油要要有有良良好好的的蒸蒸发发性性，但但蒸蒸发发性性过过强强，在在炎炎热热的的夏夏季季、高高原原山山区区使使用用时时，易易形形成成供供油油系系“气气阻阻”，甚甚至至发生供油中断现象。发生供油中断现象。汽油的抗爆性汽油的抗爆性汽汽油油的的抗抗爆爆性性是是指指汽汽油油在在发发动动机机气气缸缸内内燃燃烧烧时时抵抵抗抗爆燃的能力，用辛烷值评定。爆燃的能力，用辛烷值评定。汽汽油油的的辛辛烷烷值值愈愈高高，其其抗抗爆爆性性愈愈好好。汽汽油油的的牌牌号号以以辛烷值划分。辛烷值划分。混合气成分混合气成分在在atat=0.80.9时时，由由于于燃燃烧烧温温度度最最高高，火火焰焰传传播播速速度度最最大大，因因此此pz、Tz、p/、PePe均均达达最最高高值值，且爆燃倾向最大。且爆燃倾向最大。在在atat=1.031.1时时，由由于于燃燃烧烧完完全全，be最最低低，但但此此时时缸缸内内温温度度最高且空气富裕，最高且空气富裕，NOx排放量大。排放量大。使使用用atat1 1的的浓浓混混合合气气工工作作，由由于于必必然然产产生生不不完完全全燃燃烧烧，所所以以COCO排放量明显上升。排放量明显上升。当当atat0.80.8及及atat1.21.2时时，火火焰焰传传播播速速度度缓缓慢慢，部部分分燃燃料料可可能能来来不不及及完完全全燃燃烧烧，因因而而经经济济性性差差，HC HC 排放量增多且工作不稳定。排放量增多且工作不稳定。点火提前角点火提前角点点火火提提前前角角是是从从火火花花塞塞跳跳火火开开始始到到活活塞塞到到达达上上止止点点间间的的曲曲轴轴转转角角。其其数数值值应应视视燃燃料料性性质质、转转速速、负负荷荷、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。点点火火提提前前角角过过小小，则则燃燃烧烧延延长长到到膨膨胀胀过过程程，燃燃烧烧最最高高压压力力和和温温度度下下降降，传传热热损损失失增增多多，排排气气温温度度升升高高，功率下降，耗油量增多。功率下降，耗油量增多。点点火火提提前前角角为为最最佳佳值值时时，压压力力升升高高率率不不是是过过高高，最最高高压压力力出出现现在在上上止止点点后后合合适适的的角角度度内内（10101515），示示功功图图面面积积最最大大，完完成成的的循循环环功最多发动机的动力性、经济性最好。功最多发动机的动力性、经济性最好。点点火火提提前前角角过过大大，则则大大部部分分混混合合气气在在压压缩缩过过程程中中燃燃烧烧，活活塞塞上上行行所所消消耗耗的的压压缩缩功功增增加加，发发动动机机容容易易过过热热，有有效效功功率率下下降降，工工作作粗粗爆爆程程度度增增加加。同同时时由由于于混混合合气气的的压压力力过过高高，末末端端混混合合气气燃燃烧烧前前的的温温度度较较高高，爆爆燃燃倾倾向向加加大。大。发动机转速发动机转速 转转速速增增加加时时，气气缸缸紊紊流流增增强强，火火焰焰传传播播速速度度加加快快，因因而而以以秒秒计计的的燃燃烧烧过过程程缩缩短短，由由于于循循环环时时间间也也缩缩短短，一一般般燃燃烧烧过过程程相相当当的的曲曲轴轴转转角角增增加加，应应当当相相应应加加大大点点火火提提前前角角。为为此此化化油油器器汽汽油油机机装装有有离离心心提提前前调调节节装装置置，使使得得在在转转速速增增加加时时，自自动动增增大大点点火火提提前前角角，以以保保证证燃燃烧烧过过程程在上止点附近完成。在上止点附近完成。转速增加时，火焰传播速度加快，爆燃倾向减转速增加时，火焰传播速度加快，爆燃倾向减小。小。发动机负荷发动机负荷 转速一定，负荷减小时，进转速一定，负荷减小时，进入气缸的新鲜混合气量减小，而入气缸的新鲜混合气量减小，而残余废气量基本不变，故残余废残余废气量基本不变，故残余废气所占比例相对增加。因为残余气所占比例相对增加。因为残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使废气对燃烧反应起阻碍作用，使燃烧速度减慢。为保证燃烧过程燃烧速度减慢。为保证燃烧过程在上止点附近完成，需增大点火在上止点附近完成，需增大点火提前角，靠化油器真空提前点火提前角，靠化油器真空提前点火装置来调节。装置来调节。低低负负荷荷时时，爆爆燃燃倾倾向向较较小小。主主要要是是负负荷荷低低时时，进进气气量量少少，残残余余废废气气相相对对较较多多，使使燃燃烧烧最最高高压压力力和温度下降，阻止自燃产生。和温度下降，阻止自燃产生。冷却水温度冷却水温度冷却水温度应控制在冷却水温度应控制在80809090（进口车（进口车9595105105）范围内。水温过高、过低均影响混合气的燃烧和发动机范围内。水温过高、过低均影响混合气的燃烧和发动机的正常使用，的正常使用，冷冷却却水水温温过过高高时时，会会使使燃燃烧烧室室壁壁及及缸缸壁壁过过热热爆爆燃燃及及表表面面点点火火倾倾向向增增加加。同同时时进进入入气气缸缸的的混混合合气气温温度度升升高高，密密度度下下降降，充充量量减减小小，使使发发动动机机动动力力性性、经经济济性性下降。下降。冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损大，流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，加剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，使气缸腐蚀磨损增加；燃烧不良易形成积炭；不完全使气缸腐蚀磨损增加；燃烧不良易形成积炭；不完全燃烧现象严重，使排污增多燃烧现象严重，使排污增多。燃烧室积炭燃烧室积炭 积积炭炭不不易易传传热热，温温度度较较高高，在在进进气气、压压缩缩过过程程中中不不断断加加热热混混合合气气，使使温温度度升升高高很很快快；积积炭炭本本身身占占有有体体积积，减减小小了了燃燃烧烧室室体体积积，因因而而提提高高了了压压缩缩比比，这这些些都都促促使使爆爆燃燃倾倾向向增增加加。积积炭炭表表面面温温度度很很高高，形形成炽热表面或炽热点，易引起表面点火。成炽热表面或炽热点，易引起表面点火。压缩比压缩比 提提高高压压缩缩比比，可可提提高高压压缩缩行行程程终终了了混混合合气气的的温温度度和和压压力力，加加快快火火焰焰传传播播速速度度，选选择择合合适适的的点点火火提提前前角角，可可使使燃燃烧烧在在更更小小的的容容积积下下进进行行，使使燃燃烧烧终终了了温温度度、压压力力高高。且且燃燃气气膨膨胀胀充充分分，热热效效率率提提高高，发发动动机机功功率率、扭扭矩矩大大，有有效效油油率率降降低低。提提高高压压缩缩比比，会增加未燃混合气自燃的倾向，容易产生爆燃。会增加未燃混合气自燃的倾向，容易产生爆燃。气缸直径气缸直径 气缸直径增大，火焰传播距离增加，气缸直径增大，火焰传播距离增加，爆燃倾向增大，所以没有很大缸径的汽爆燃倾向增大，所以没有很大缸径的汽油机。油机。气缸盖和活塞材料气缸盖和活塞材料 铝合金比铸铁导热性好，气缸盖和活铝合金比铸铁导热性好，气缸盖和活塞采用铝合金材料，可使燃烧室表面温塞采用铝合金材料，可使燃烧室表面温度降低，热负荷明显减小，减小了爆燃度降低，热负荷明显减小，减小了爆燃倾向。倾向。燃烧室结构燃烧室结构第三节第三节 柴油发动机燃烧过程柴油发动机燃烧过程高速柴油机的理想循环为高速柴油机的理想循环为混合加热循环混合加热循环。柴油机的燃烧方式为柴油机的燃烧方式为压燃式压燃式。柴油机混合气的形成方式有柴油机混合气的形成方式有空间雾化混合空间雾化混合、油膜蒸油膜蒸发混合发混合等等柴油机可燃混合气形成的特点：柴油机可燃混合气形成的特点：1.空空间间小小、时时间间短短在在压压缩缩终终了了时时喷喷油油，可可燃燃混混合合气气在在狭狭小小的的燃燃烧烧室室内内形形成成，其其过过程程是是：喷喷油油-气气化化-混混合合-燃燃烧烧-边边喷喷-边边燃燃。喷喷油油的的持持续续时时间间为为汽汽油油机机的的1/201/10，只只占占曲曲轴轴转转角角的的1530。而而汽汽油油机机混混合合气气形形成成是是从从进进气气持持续续到到压压缩缩终终了了，占占曲曲轴轴转转角角360左右。左右。2.混合气不均匀、空燃比变化范围极大混合气不均匀、空燃比变化范围极大由于以上原因的影由于以上原因的影响，混合气成分在燃烧室内分布很不均匀，在油雾喷射区的油粒响，混合气成分在燃烧室内分布很不均匀，在油雾喷射区的油粒多偏浓，其他区油粒少偏稀。柴油机的标准空燃比为多偏浓，其他区油粒少偏稀。柴油机的标准空燃比为14.5:1，为了，为了完全燃烧，减少碳烟产生，空气要过量完全燃烧，减少碳烟产生，空气要过量10%40%，空燃比可达，空燃比可达1620。各工况下一般不进行。各工况下一般不进行“进气节流控制进气节流控制”，只改变喷油量的，只改变喷油量的多少，空燃比将在极大的范围内变化，造成大负荷工况冒黑烟，多少，空燃比将在极大的范围内变化，造成大负荷工况冒黑烟，怠速工况过稀而熄火，需加装结构复杂的调速器。怠速工况过稀而熄火，需加装结构复杂的调速器。3.边喷、边燃、成分不断变化边喷、边燃、成分不断变化不仅有空间方面的变化，也不仅有空间方面的变化，也有时间方面的变化。在空间方面，浓区缺氧产生碳烟；稀区产有时间方面的变化。在空间方面，浓区缺氧产生碳烟；稀区产生生NOx。在时间方面，燃烧的前期氧多、油少，不易着火，延在时间方面，燃烧的前期氧多、油少，不易着火，延长了长了“备燃期备燃期”，造成压力升率（，造成压力升率（P/）加大，振感加大加大，振感加大（敲击）。燃烧的后期氧少、废气多，燃烧条件恶化，排气冒（敲击）。燃烧的后期氧少、废气多，燃烧条件恶化，排气冒黑烟。黑烟。柴油机动力性、经济性、净化性和振噪感的好坏，决定于：柴油机动力性、经济性、净化性和振噪感的好坏，决定于：喷油压力、喷油时刻、喷油质量、喷油规律、空气量的多少、喷油压力、喷油时刻、喷油质量、喷油规律、空气量的多少、涡流的好坏等多方面因素。其中的涡流的好坏等多方面因素。其中的“喷油时刻和喷油规律喷油时刻和喷油规律”与与“燃烧过程燃烧过程”精确的匹配问题，只有精确的匹配问题，只有ECD-CR系统才能解决，系统才能解决，“共轨控制共轨控制”系统就应而生。系统就应而生。一、燃烧过程一、燃烧过程柴柴油油机机燃燃烧烧过过程程非非常常复复杂杂，为为了了便便于于分分析析和和揭揭示示燃燃烧烧过过程程的的规规律律，通通常常将将这这一一连连续续的的燃燃烧烧过过程程分分为为四四个个阶阶段段，即即着着火火延延迟迟期期（又又称称为为滞滞燃燃期期）、速速燃燃期期、缓缓燃燃期期和和补补燃燃期期，如图所示。，如图所示。着火延迟期着火延迟期从从柴柴油油开开始始喷喷入入气气缸缸起起到到着着火火开开始始为为止止的的这这一一段段时期称为着火延迟期。时期称为着火延迟期。着着火火延延迟迟期期内内，燃燃烧烧室室内内的的混混合合气气进进行行着着物物理理和和化学准备过程。化学准备过程。物物理理准准备备过过程程：燃燃油油的的粉粉碎碎分分散散、蒸蒸发发汽汽化化和和混混合；合；化化学学准准备备过过程程：混混合合气气的的先先期期化化学学反反应应直直至至开开始始自燃。自燃。特点：压力没有偏离压缩线。特点：压力没有偏离压缩线。影响着火延迟期长短的主要因素是：影响着火延迟期长短的主要因素是：喷喷油油时时缸缸内内的的温温度度和和压压力力越越高高，则则着着火延迟期越短。火延迟期越短。柴柴油油的的自自燃燃性性较较好好（十十六六值值较较高高），着火延迟期较短。着火延迟期较短。燃烧室的形状和壁温等。燃烧室的形状和壁温等。喷油提前角：开始喷油到活塞到达上喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。速燃期速燃期速燃期速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力现最高压力.特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到到13MPa13MPa以上）以上）。一般用压力升高率一般用压力升高率ppkPakPa()()曲轴曲轴表示压力急剧上升的程度。表示压力急剧上升的程度。式中：式中：pp速燃期始点和终点的气速燃期始点和终点的气 体压力差体压力差（kPakPa）;速燃期始点和终点相对于上止点的曲速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差（轴转角差（CACA）。）。特点：特点：1）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。2）达到最高压力（）达到最高压力（69MPa）。）。3）继续喷油。继续喷油。压压力力升升高高率率过过大大，则则柴柴油油机机工工作作粗粗暴暴，燃燃烧烧噪噪音音大大；同同时时运运动动零零件件承承受受较较大大的的冲冲击击负负荷荷，影影响响其其工工作作可靠性和使用寿命；可靠性和使用寿命；压压力力升升高高率率大大，燃燃烧烧迅迅速速，柴柴油油机机的的经经济济性性和和动动力力性会较好。性会较好。压压力力升升高高率率应应限限制制在在一一定定的的范范围围之之内内，柴柴油油机机的的压压力力升升高高率率一一般般应应不不大大于于0.40.5MPa()曲曲轴轴。与与汽汽油机相比，柴油机的油机相比，柴油机的压力升高率较大。压力升高率较大。控制压力升高率的措施：控制压力升高率的措施：减小在着火延迟期内准备好的可燃混减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量合气的量 缩短着火延迟期的时间缩短着火延迟期的时间 减少着火延迟期内喷入减少着火延迟期内喷入 减少可能形成可燃混合气的燃油减少可能形成可燃混合气的燃油缓燃期缓燃期 缓缓燃燃期期为为图图中中的的CDCD段段，即即从从最最大大压压力力点点至至最最高高温温度点。度点。当当缓缓燃燃期期开开始始时时，虽虽然然气气缸缸内内已已形形成成燃燃烧烧产产物物，但仍有大量混合气正在燃烧。但仍有大量混合气正在燃烧。特点：特点：1 1）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。气、柴油浓度减小，废气增多）。2 2）压力开始下降（气缸容积不断增大），）压力开始下降（气缸容积不断增大），温度达到最高。最高温度可达温度达到最高。最高温度可达2000K2000K左右，左右，一一般在上止点后般在上止点后20203535曲轴转角处出现。曲轴转角处出现。补燃期补燃期 从从最最高高温温度度点点起起到到燃燃油油基基本本烧烧完完时时为为止止称称为为补补燃燃期期。补补燃燃期期的的终终点点很很难难准准确确地地确确定定，一一般般当当放放热热量量达达到到循循环环总总放放热热量的量的95959999时，可认为补燃期结束。时，可认为补燃期结束。补补燃燃期期内内燃燃油油的的燃燃烧烧可可称称为为后后燃燃，由由于于燃燃烧烧时时间间短短促促，混混合合气气又又不不太太均均匀匀，总总有有少少量量燃燃油油拖拖延延到到膨膨胀胀过过程程中中继继续续燃燃烧烧。特特别别在在高高速速、高高负负荷荷工工况况下下，因因过过量量空空气气系系数数小小，混混合合气形成和燃烧的时间更短，这种后燃现象就更为严重。气形成和燃烧的时间更短，这种后燃现象就更为严重。在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关零件的热负荷。因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃零件的热负荷。因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。烧的燃油量。二、柴油机燃烧过程存在的主要问题二、柴油机燃烧过程存在的主要问题1工作粗暴若在着火落后期内形成的可燃混合气过多且若在着火落后期内形成的可燃混合气过多且同时燃烧或过早的喷油燃烧，则在柴油发动同时燃烧或过早的喷油燃烧，则在柴油发动机燃烧过程的速燃期内，会引起燃烧室内的机燃烧过程的速燃期内，会引起燃烧室内的压力过分急剧地上升，会使燃烧室壁、活塞、压力过分急剧地上升，会使燃烧室壁、活塞、连杆、曲轴等机件受强烈的冲击，并产生强连杆、曲轴等机件受强烈的冲击，并产生强烈的振动和特有的金属敲击声，给人带来难烈的振动和特有的金属敲击声，给人带来难受的感觉，称为柴油发动机工作粗暴。工作受的感觉，称为柴油发动机工作粗暴。工作粗暴的发动机往往因受到较大的冲击负荷而粗暴的发动机往往因受到较大的冲击负荷而降低其使用寿命。降低其使用寿命。2排气冒烟排气冒烟柴油发动机废气中有时含有炭烟，炭烟的形柴油发动机废气中有时含有炭烟，炭烟的形成一般被认为是燃油在高温缺氧的情况下进成一般被认为是燃油在高温缺氧的情况下进行燃烧，使燃烧中间产物裂化聚合成炭粒。行燃烧，使燃烧中间产物裂化聚合成炭粒。这些炭粒一般还能在随后的燃烧中找到空气这些炭粒一般还能在随后的燃烧中找到空气而进一步燃烧。但如果空气不足或混合不好，而进一步燃烧。但如果空气不足或混合不好，则炭粒不能燃烧而聚合或附于气缸内壁或随则炭粒不能燃烧而聚合或附于气缸内壁或随废气排入大气形成柴油发动机特有的黑烟现废气排入大气形成柴油发动机特有的黑烟现象。象。三、影响燃烧过程的因素三、影响燃烧过程的因素1.柴油的性质柴油的性质柴油的自燃性柴油的自燃性十十六六烷烷值值是是评评定定柴柴油油自自燃燃性性好好坏坏的的指指标标，对对燃燃烧烧过过程程也也有有一一定定影影响响。十十六六烷烷值值越越高高，着着火火性性越越好好。着着火火性性好好的的柴柴油油，使使着着火火延延迟迟期期缩缩短短，柴柴油油机机工工作作柔柔和和。但但是是十十六六烷烷值值过过高高，燃燃料料分分子子量量加加大大，使使燃燃油油蒸蒸发发性性变变差差、粘粘度度增增加加，导导致致燃燃烧烧不不完完全全，排排气气冒冒黑黑烟烟，燃燃油油经经济济性性下下降降。因因此此，国国产产柴柴油油的的十十六六烷烷值值规规定定为为4050之间，不必要过分增大。之间，不必要过分增大。柴油的蒸发性柴油的蒸发性 柴油的蒸发性用馏程表示。馏程指柴油柴油的蒸发性用馏程表示。馏程指柴油蒸馏过程中馏出一定百分数所处的温度，通蒸馏过程中馏出一定百分数所处的温度，通常以馏出常以馏出50的温度来评定。馏程低，说明的温度来评定。馏程低，说明这种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气这种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气形成，改善了燃烧过程。但是，馏程过低，形成，改善了燃烧过程。但是，馏程过低，燃料蒸发过快，则在燃料蒸发过快，则在着火延迟期内形成的混着火延迟期内形成的混合气量过多合气量过多，柴油机工作粗暴。车用柴油机，柴油机工作粗暴。车用柴油机柴油馏出柴油馏出50的温度为的温度为200300。2.负荷负荷柴柴油油机机的的负负荷荷调调节节方方法法是是“质质调调节节”，即即空空气气量量基基本本上上不不随随负负荷荷变变化化，而而只只调调节节循循环环供供油油量量。负负荷荷增增大大，循循环环供供油油量量也也增增大大，过过量量空空气气系系数数减减小小，单单位位容容积积内内混混合合气气燃燃烧烧放放出出的的热热量量增增加加，使使缸缸内内温温度度上上升升，缩缩短短着着火火延延迟迟期，从而降低了柴油机的工作粗暴。如图为负荷对着火延迟期的影响。期，从而降低了柴油机的工作粗暴。如图为负荷对着火延迟期的影响。在在中中、小小负负荷荷工工况况下下，燃燃烧烧热热效效率率的的变变化化一一般般不不大大，但但随随负负荷荷增增大大，循循环环供供油油量量加加大大，过过量量空空气气系系数数减减小小，燃燃烧烧过过程程延延长长，都都可可能能使使燃燃烧烧效效率率下下降降。3.转速转速转转速速升升高高时时，由由于于散散热热损损失失和和活活塞塞环环的的漏漏气气损损失失减减小小，使使压压缩缩终终点点的的温温度度和和压压力力增增高高；转转速速升升高高也也会会使使喷喷油油压压力力提提高高，改改善善燃燃油油的的雾雾化化，这这些些都都使使得得以以秒秒为为单单位位的的着着火火落落后后期期缩缩短短，而而以以曲曲轴轴转转角角为为单单位位的的着着火火延延迟迟期期则则有有可可能能缩缩短短，也也可可能能延延长长，如如图图给给出出了了转转速速对对着着火火延延迟期影响的实例。迟期影响的实例。一一般般来来说说，转转速速过过高高或或过过低低时时，都都会会使使燃燃烧烧热热效效率率降降低低。转转速速过过高高时时，燃燃烧烧所所占占的的曲曲轴轴转转角角加加大大，充充气气效效率率下下降降，热热效效率率下下降降；转转速速过过低低时时，空空气气涡涡流流减减弱弱，喷喷油油压压力力下下降降，使使混混合合气气质质量量变变差差，热热效效率率也也会下降。会下降。4.供油提前角（或喷油提前角）供油提前角（或喷油提前角）供供油油提提前前角角过过大大，喷喷油油时时气气缸缸内内温温度度、压压力力较较低低，着着火火落落后后期期较较长长，压压力力升升高高率率和和最最大大爆爆发发压压力力增增大大，导导致致柴柴油油机机工工作作粗粗暴暴，
展开阅读全文