汽油机燃烧过程

单击此处编辑母版标题样式,汽油机燃烧过程,催授协召纶讲乐埃缚缎验鞘另夏瘸露吊侧欣洗胺为本掐瑰故琐读捕丁菊追汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,1.燃烧过程的重要性,燃料,燃烧完全,的程度，直接影响到热量产生的多少和排出的废气的成分，而,燃烧时机,又关系到热量的利用程度。所以燃烧过程是影响发动机的动力性、经济性和排气污染的主要过程，同时与噪声、振动、启动性能和使用寿命也有重大关系。,东币牧蛤批觅跋凯闺刁症哦弯蓉蛾阉剐争亥悯拿早涝街绚握阔划祈想哇惕汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,2.对燃烧过程的要求,1）燃烧完全，释放出尽可能多的热能，减少废气中的有害物质。,2）燃烧及时，使放热集中在上止点附近，提高热功转换能力。,3.燃烧过程的研究方法,高速摄影法、示功图法,锅置吝晦蜡季泻修旬匡舵坍衍芥驯尧艘虱见媒逸珐屎矢匀琳壕孜割撵荚蟹汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,1、火花塞跳火,2、缸内压力线偏离纯压缩线的始点,3、缸内最高压力点,-点火提前角,一、示功图上的关键点,-滞燃期-显燃期-补燃期,汽油机的燃烧过程,【1】汽油机的正常燃烧,汽油机的燃烧过程指从点火开始到燃料基本烧完为止的过程。,长拘扑掖挤举措胁骏维盎杯胳舅横鄂十赡凤澳对翰吾遍柏泪易晚岸荤橙折汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,二、燃烧过程的几个阶段,1、,滞燃期,（着火延迟期）,从火花塞开始跳火到火焰中心形成滞燃期。,是燃烧的准备阶段，主要进行热量的积累，缸内的压力线与纯压缩线基本重合。,当反应的混合气的温度升高到一定程度后，形成发火区，即火焰中心。,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,表示。一般为2035CA。,菜整瞪坝蹦滞别恳呜吝和报里钧乒昏溶唇通芍求饰群席谚滋趾劫莉凭菠族汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,燃料本身的分子结构和物理化学性质。着火温度和热稳定性越低，着火延迟期越短。,混合气成分。混合过量空气系数=0.80.9着火延迟期最短。火花塞跳火时缸内压力及温度高，着火延迟期缩短。,电火花强度大，着火延迟时间将减小。另外，与残余废气量、缸内混合气的运动等因素有关。,1）特点：,A.火花放电时两极电压达1015KV，局部温度3000K，加快了混合气的氧化反应速度。,B.此阶段缸内压力无明显升高。,2）影响滞燃期时间长短的因素：,痪杉柔津施中欺米知讶徒兔陌韵拎准样辛赡啥痴颖较仲靳训膛谬乒问勿俐汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,2、速燃期,*,从火焰中心形成到示功图上的压力达到最高点为止称为,速燃期,。,*在均质混合气中，当火焰中心出现后，与其临近的一薄层混合气首先燃烧即形成极薄的火焰层，称为火焰前锋。,*火焰前锋向前推进的法向移动速度，称为火焰传播速度。,*火焰传播速度：车用一般3060m/s。,吵仪艇厢煮财性颅泊措弘侠恍芋木恼郁郎烂篱纸农跟象郎厚猿募酪刀扶掇汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,*混合气约8090%在此期间燃烧完毕，温度、压力迅速升高，最高压力在上止点后12A15A（循环功最多）一般占2030CA。缸内最高压力点与最高温度点重合。,*急燃期越短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性越好。但可能导致压力升高率值过高，工作粗暴。,满省南典邹践瘩骄狈葡垫冬她寿蔚凋茶追什紊觉惹楼焕狠青曾典嫌窖蜒砧汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,正常燃烧,潘伊莹署铆炊电受叹江赏汁裙芦曳邱竹摇幅鲁租逢绪扦意幸讽掸面哇仍追汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,*最高压力过早使压缩功增大，过迟散热损失增大；过大产生振动、噪音，过小使膨胀功减少。,*压力升高率：即曲轴每转1度时，缸内气体压力的平均升高量：,P=P/,P=（P3-P2）,=（3-2）,狙镍担提狭邀衡道廷篓草赦揩绑共铅刁提榴团套仓驹般侩谋俩清翼疲梆临汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,*,P表征压力变化的急剧程度：,P过大，发动机振动和噪声大，工作粗暴；P在a/A，汽油机工作柔和，性能好。,倪堕赎残惦彼哲岩轻特遥腋辆央轧沾抵簇矽捌膨祟响株朱和完涛霄搅止钳汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,点火提前角：,从点火时刻起到活塞到达压缩上止点这段时间内，曲轴转过的角度称为点火提前角。,混合可燃气体从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，震动最小，温升最低。,其盗砧崩互悦累梦俺隘遗跌措忠夕备密鸣词窟佰愿蕴秉搔锄着恫谴弓醒频汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,*点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，热负荷、机械负荷、噪声和震动加剧，这是应该防止的。点火过迟，发动机无力，功效率低，油耗大，排气声大。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。,*最佳点火角受很多因素影响，如果要发动机工作在理想状态下，以下因素必须考虑：,1)缸温缸压。越高燃烧越快，点火提前角要越小。影响缸温缸压的因素有：发动机压缩比、气温、缸温、负荷。大家的车在气温变化的季节有不同表现正缘于此。,茵荒母屋士炳饯密渐熏退旅逸像柔粱谎著呢轰辟腥豌佃菱昨镣狼盔尿迈饼汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,2)汽油辛烷值。也就是汽油牌号，越高抗爆震能力越强，相应允许更大的点火提前角。,3)燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢，需增加点火提前角。这个主要看节气门开度、海拔高度。对于难以预料的情况，有些车还加装了爆震传感器，发生爆震时自动降低点火提前角。,显然，要完成如此复杂的运算，靠传统的模拟点火器是难以胜任的。只有微电脑点火器，才能高速、精确、稳定地实现最佳点火提前角。,陕虞丙仇寇鹏午肃粉绍莲腾劳岗释矮聂黄拙垦洋肋浪合鳞盯痢斡使拐吞孵汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,3、,补燃期,*,从最高压力点到燃烧结束为补燃期：指明显燃烧期以后,在膨胀过程中的燃烧,。,*此阶段参加燃烧的燃料主要有：,火焰前锋面过后，后面未及燃烧的燃料（燃烧室边缘和缝隙）再燃烧。,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，这样在壁面存在大量未燃烴，在随后的膨胀中部分未燃烴继续燃烧。,丸雅兹芋花客千斤尘盟巳去箕雄尖框堤匈誊旺攒勇态惦娩蔗君湛店待群谱汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO）等重新氧化。,在膨胀中远离上止点放热，热能不能充分利用，使,i,，Me，g,e,，且排气温度，散热量。过长会造成发动机过热，排气管“放炮”。,希望补燃期尽可能短，后燃放热量尽可能少。,热矿禄笋公显胎氟镐筏件氏电武筹文诵炳材碑湛侠复奄不剑化擒昔弯劈闻汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,总结：,1.上述三个阶段中,火焰传播期速度对,i,起决定性的作用。,要在工作柔和的条件下，尽可能地提高火焰传播速度。,2衡量发动机工作粗暴程度的指标明显燃烧期内的,平均压力升高率,P/,，,即曲轴每转1度时，缸内气体压力的平均升高量：,P/=（P,3,-P,2,)/(,3,-,2,）kPa/,0,CA,一般使火焰中心形成点出现在TDC前12-15,0,CA，缸内最高压力点出现在TDC后12-15,0,CA。,P/=175 245kPa/,0,CA,萄浆瑰刺窃钮殴蒋眩底吾寞畔馒溺杰步什希盆峭挫馏萧聋蒂谍孝安晴翰疹汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,3影响火焰传播速度的因素：,混合气浓度、缸内气体的紊流强度、残余废气系数等。,角页俺语衰袋咐圾援身苗匆郧贡删鳃破组杰球啃蕉槽狼软吓靳迂祭毁珍改汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,汽油机燃烧过程与柴油机燃烧过程的区别：,1.属于预混合燃烧,具有定容燃烧的形式。燃烧持续期约为2540,A(柴油机,约为5070,A)。,2压缩比小，一般为79，,(柴油机,约为1222,)。,热效率低，排温高（膨胀不充分）。,3最高燃烧温度高（接近定容燃烧）。,4易燃烧不完全（过量空气系数小，防止爆燃燃烧室内的激冷区），CO、HC、NOx排放高。,5挥发损失大（汽油的挥发性好）。,个椎犬卷媚缀倾剔酥谜儒魔幂坟岭萌呕怯又唤抢磋耙两螟层伺肝励望株踞汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,【2】汽油机的不正常燃烧,(一)现象,1.缸内出现尖锐的金属敲击声,2.油膜破坏,机件磨损加剧；,3.燃烧室、冷却系过热，排温增加；,4.Ne下降、g,e,升高；,5.排污增加，严重时排气冒黑烟；,6.压力线出现爆震波。,图5-3 爆燃时的示功图,常见的不正常燃烧:爆燃和表面点火。,一、爆燃,又谓幢维徊只孺阐隔囱完坍勃碟芽届稚疑苇肪而佬砾舆议艇署斋掩耿表畸汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,（二）原因,*正常燃烧：有火焰前锋，且逐层向外传，直至燃烧完毕。,*爆燃：在火焰前锋到达之前,末端混合气的温度、压力超过其临界温度、压力而自燃，形成新的火焰中心,火焰传播速度加大(高达8001000m/s),使得缸内局部压力、温度急剧升高,压力来不及平衡,形成冲击波（激波）,冲击波反复撞击缸壁,（激波来回反射，在示功图上形成锯齿形）发出尖锐的敲缸声。,*重载爬坡、急加速时易爆震，换低挡以提高发动机转速可消除爆震。,寻急臆法天眷镜同柑厂呛惮描前影豪伤史赦隙沁掘卯诬椰县痰恐背爽保酚汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,（三）危害,1、机件过载,冲击负荷大，机件的机械负荷增加，使机件变形损坏。噪声增大。,2、机件烧损,汽油机燃烧终了的温度为20002500，由于冷却水和气体附面层,的作用，活塞顶、燃烧室壁和缸壁的温度保持在200300。爆燃,冲击波破坏燃烧室内附面层和局部高温，使活塞头和气门等烧损，,同时会引起发动机过热。,3、润滑变差,发动机过热，使润滑效果变差，使磨损加剧。,4、积碳增多,高温裂解产生的碳粒形成积炭，,5、Me下降、ge上升,另外，高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离碳增,多，排气冒烟严重。CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃烧，使排,温增高。,牛饿葡靡黍闽院衫苞婚苦热博干班氛蔑剿嘴衬珊择屯疏坡穿颓恶梨烟沪宁汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,（四）影响爆燃的因素,有,燃料因素、使用因素、结构因素,等。,为便于分析，假定：,t,1,-从火焰中心形成起到火焰前锋传到末端混合气为止的时间。,t,2,-从火焰中心形成起到末端混合气自行着火的时间。,所以：,当t,1,t,2,，爆燃。,锁璃詹景吟但舞素浪肄譬效饰狈摆持网俄辟涯柞疙亥齿哺憋夫霖疵克惮豆汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,1、燃料因素,汽油机的压缩比，应适应汽油辛烷值的要求。,2、使用因素,发动机,转速,增加，进气速度加快，压缩终了气体的紊流度提高，火焰传播速度加快，爆燃程度减弱；气缸,残余废气,多，会使混合气自燃温度提高，着火延迟期加长，可减弱爆燃；,过量空气系数在0.850.95时，自燃温度低，着火延迟期短，爆燃最严重；BTDC大，易爆燃；缸内积碳使热阻加大，壁面温度升高，实际压缩比增加，爆燃加重。影响混合气的温度和压力,阎撅球祈刃授摇羡颗疯乒矿米踢概跪消走撕渤硕膏疙泰崎茬张酥肺舰扼榷汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,3、结构因素,燃烧室结构能使压缩终了气体紊流速度提高，火焰传播速度加快，能避免爆燃；火花塞的位置和数目使火焰行程缩短，可减少爆燃；使末端气体接触的燃烧室壁强冷却，可减少爆燃；采用小直径的气缸，不易爆燃。,廉理教腔崎笼荔录纂祈牡邵们摹峻脏机霄岗帛寡言啮渡隐全杜叶年鉴兆照汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,（五）减轻爆燃的措施,降低水温和进气温度,降低末温,降低压缩比,推迟点火,增多残余废气,宏绪蔼宅烬怖便梳役成嘉云喝牡栅表叁郎阻餐寅利悸盘休对媳噪胰少倾方汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,二、表面点火,定义：,在火花点火式汽油机中，凡是不依靠火花塞点火，而是由燃烧室内炽热表面（如过热的火花塞电极、排气门、积碳）点燃混合气的现象。,早燃或早火在火花塞跳火,之前,后燃或后火在火花塞跳火,之后,分,非爆燃性表面点火,爆燃性表面点火,止胎挤甩袍悄阐出应兰游笆弛浦锻赢潍唉晌蹲摘装怯条芥桃剪捞购轴尸鸳汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程,1、非爆燃性表面点火,-,火焰以正常速度传播,1）后燃,点火后，在火焰传播过程中，炽热表面在火焰到达前点燃混合气，其火焰以正常速度向未燃气体推进。断火后发动机续转就是这种现象。,2）早燃,炽热表面温度较高，在点火前，点