第五章內燃機混合氣的形成和燃燒肖1

1、1第第 五章五章 內燃機混合氣的形成和燃燒內燃機混合氣的形成和燃燒 第一節(jié)第一節(jié) 內燃機缸內的氣體流動內燃機缸內的氣體流動 第二節(jié)第二節(jié) 點燃式內燃機的燃燒點燃式內燃機的燃燒 第三節(jié)第三節(jié) 點燃式內燃機的燃燒室點燃式內燃機的燃燒室 第四節(jié)第四節(jié) 壓燃式內燃機的燃燒壓燃式內燃機的燃燒 第五節(jié)第五節(jié) 壓燃式內燃機的燃燒室壓燃式內燃機的燃燒室2組織良好的缸內空氣運動組織良好的缸內空氣運動對提高柴油機的燃油空氣混合速率，提高對提高柴油機的燃油空氣混合速率，提高燃燒速率，促進燃燒過程中空氣與未燃燃料的混合燃燒速率，促進燃燒過程中空氣與未燃燃料的混合(熱混合作用熱混合作用)有重要作用。有重要作用。內燃機缸

2、內空氣運動內燃機缸內空氣運動對混合氣形成和燃燒過程有決定性影響，對混合氣形成和燃燒過程有決定性影響，因而也影響著發(fā)動機的動力性、經濟性、燃燒噪聲和有害廢因而也影響著發(fā)動機的動力性、經濟性、燃燒噪聲和有害廢氣的排放。氣的排放。組織良好的缸內空氣運動組織良好的缸內空氣運動對提高汽油機的火焰?zhèn)鞑ニ俾?、降低燃對提高汽油機的火焰?zhèn)鞑ニ俾省⒔档腿紵h(huán)變動、適應稀燃或層燃有重要作用。燒循環(huán)變動、適應稀燃或層燃有重要作用。3一、進氣渦流：一、進氣渦流：在柴油機上，進氣渦流主要用于增強噴油油束與空氣的在柴油機上，進氣渦流主要用于增強噴油油束與空氣的混合，提高燃油空氣混合速率，這有助于柴油機的快速混合，提高燃油

3、空氣混合速率，這有助于柴油機的快速燃燒。在汽油機上，進氣渦流主要用于增加火焰?zhèn)鞑ニ偃紵?。在汽油機上，進氣渦流主要用于增加火焰?zhèn)鞑ニ俾剩瑢崿F(xiàn)快速燃燒。率，實現(xiàn)快速燃燒。 第一節(jié)第一節(jié) 內燃機缸內的氣體流動內燃機缸內的氣體流動進氣渦流：進氣渦流： 在進氣過程中形成的繞氣缸軸線有組織的氣在進氣過程中形成的繞氣缸軸線有組織的氣流運動，稱進氣渦流。流運動，稱進氣渦流。決定因素：決定因素：進氣渦流的大小由進氣道形狀和發(fā)動機轉速進氣渦流的大小由進氣道形狀和發(fā)動機轉速決定。決定。進氣渦流在壓縮過程逐漸衰減。在壓縮終了時，有進氣渦流在壓縮過程逐漸衰減。在壓縮終了時，有l(wèi)/41/3的初始動量矩損失掉。的初始動量矩

4、損失掉。進氣渦流的作用：進氣渦流的作用：4進氣渦流的產生方法進氣渦流的產生方法Swirl Generation during Induction5(1)采用帶導氣屏的進氣門采用帶導氣屏的進氣門強制空氣從導氣強制空氣從導氣屏的前面流出，依靠氣缸壁面約束，產生旋轉氣屏的前面流出，依靠氣缸壁面約束，產生旋轉氣流。流。由于導氣屏的存在，使在導氣屏占據的氣門周長范圍內氣流不進由于導氣屏的存在，使在導氣屏占據的氣門周長范圍內氣流不進入氣缸，增大了導氣屏對面的氣流速度，從而形成對氣缸中心的入氣缸，增大了導氣屏對面的氣流速度，從而形成對氣缸中心的動量矩。動量矩。改變導氣屏包角的大小和導氣屏安裝角，均可改變渦流

5、強度。改變導氣屏包角的大小和導氣屏安裝角，均可改變渦流強度。導氣屏在試驗時調整比較方便，常在單缸機上作調試用，為導氣屏在試驗時調整比較方便，常在單缸機上作調試用，為新氣道的設計提供參考數(shù)據。新氣道的設計提供參考數(shù)據。6在氣門座上方在氣門座上方的氣門腔內做成螺旋形，使氣流在螺旋氣道內就的氣門腔內做成螺旋形，使氣流在螺旋氣道內就形成一定強度的旋轉形成一定強度的旋轉(2)切向氣道切向氣道切向氣道形狀切向氣道形狀比較平直，在氣門座前強烈收縮，引導氣流以單邊切比較平直，在氣門座前強烈收縮，引導氣流以單邊切線方向進入氣缸，從而造成氣門口速度分布的不均勻。線方向進入氣缸，從而造成氣門口速度分布的不均勻。(3

6、)螺旋氣道：螺旋氣道：7氣道的評定方法氣道的評定方法 Swirl Measurement氣道的質量指標主要有：氣道的質量指標主要有： 流動阻力和渦流強度，希望在盡可能小的阻力下有足夠的渦流動阻力和渦流強度，希望在盡可能小的阻力下有足夠的渦流強度。流強度。一般采用葉片風速儀測量模擬氣缸內渦流轉速或用角動量矩直接測一般采用葉片風速儀測量模擬氣缸內渦流轉速或用角動量矩直接測出渦流的角動量，氣體流量用流量計測定。測量方法一般采用定壓出渦流的角動量，氣體流量用流量計測定。測量方法一般采用定壓差法，在不同的氣門升程下測量葉片的轉速和氣體流量。差法，在不同的氣門升程下測量葉片的轉速和氣體流量。在穩(wěn)流氣道試驗

7、臺上評定渦流強度的方法：在穩(wěn)流氣道試驗臺上評定渦流強度的方法：用無量綱流量系數(shù)用無量綱流量系數(shù)評價不同氣門升程下氣道的阻力特性或流通評價不同氣門升程下氣道的阻力特性或流通能力，能力，用無量綱渦流數(shù)用無量綱渦流數(shù)評價不同氣門升程下氣道形成渦流的能力。評價不同氣門升程下氣道形成渦流的能力。89擠擠流流 Squish含義：含義：在壓縮過程后期，活塞表面的某一部分和氣缸蓋彼此靠近時在壓縮過程后期，活塞表面的某一部分和氣缸蓋彼此靠近時所產生的徑向或橫向氣流運動稱為擠壓流動，又稱擠流。擠所產生的徑向或橫向氣流運動稱為擠壓流動，又稱擠流。擠流強度主要由流強度主要由擠氣面積擠氣面積和和擠氣間隙擠氣間隙的大小決

8、定。的大小決定。逆擠逆擠流含義：流含義：當活塞下行時，燃燒室中的氣體向外流到環(huán)形空間，當活塞下行時，燃燒室中的氣體向外流到環(huán)形空間，產生膨脹流動，稱為逆擠流?？s口形燃燒室就是充產生膨脹流動，稱為逆擠流?？s口形燃燒室就是充分利用了較強的擠流和逆擠流。分利用了較強的擠流和逆擠流。10滾流含義：滾流含義：在壓縮過程中形成的有組織的旋轉空氣運動，稱為在壓縮過程中形成的有組織的旋轉空氣運動，稱為滾流滾流。在渦流室柴油機的壓縮過程中，氣缸內的空氣通過通道被壓入在渦流室柴油機的壓縮過程中，氣缸內的空氣通過通道被壓入渦流室中，形成有組織的旋流運動，可促進燃料與空氣的混合，渦流室中，形成有組織的旋流運動，可促進

9、燃料與空氣的混合，渦流大小由渦流大小由渦流室形狀、通道尺寸、位置和角度決定渦流室形狀、通道尺寸、位置和角度決定。11滾流滾流(tumble)： 滾流較適宜于在四氣門汽油機上使用，滾流在壓縮過程中其滾流較適宜于在四氣門汽油機上使用，滾流在壓縮過程中其動量衰減較少，當活塞接近于上止點時，大尺度的滾流將破動量衰減較少，當活塞接近于上止點時，大尺度的滾流將破裂成眾多小尺度的渦流，使湍流強度和湍流動能增加，大大裂成眾多小尺度的渦流，使湍流強度和湍流動能增加，大大提高火焰?zhèn)鞑ニ俾剩纳瓢l(fā)動機性能。提高火焰?zhèn)鞑ニ俾?，改善發(fā)動機性能。含義：含義： 在進氣過程中形成的，繞垂直于氣缸軸線的有組織的空在進氣過程中形

10、成的，繞垂直于氣缸軸線的有組織的空氣旋流，稱為滾流或橫軸渦流。氣旋流，稱為滾流或橫軸渦流。12滾流滾流(tumble)13湍流湍流turbulence： 在氣缸在氣缸中形成的中形成的 無規(guī)則氣流運動無規(guī)則氣流運動 稱為湍流。稱為湍流。湍流在湍流在汽油機上主要汽油機上主要用于提高火焰?zhèn)鞑ニ儆糜谔岣呋鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?，在柴油機上組織度，在柴油機上組織適當?shù)耐牧骺筛纳迫歼m當?shù)耐牧骺筛纳迫加团c空氣的混合。油與空氣的混合。含義含義：14第二節(jié)第二節(jié)點燃式內燃機的燃燒點燃式內燃機的燃燒一、一、點火點火過程：過程：在點火時整個放電過程可分為下列三個階段在點火時整個放電過程可分為下列三個階段p86：（1）擊穿擊穿階

11、段階段（2）電弧電弧階段階段（3）輝光輝光放電階段放電階段15二、點燃式內燃機中的正常燃燒二、點燃式內燃機中的正常燃燒（一）（一）預混燃燒預混燃燒與擴散燃燒與擴散燃燒如果混合過程比燃燒反應要快得多或者在火焰到達之前燃料與如果混合過程比燃燒反應要快得多或者在火焰到達之前燃料與空氣已充分混合，這種可燃混合氣的燃燒稱之為空氣已充分混合，這種可燃混合氣的燃燒稱之為預混燃燒預混燃燒。汽。汽油機和氣體燃料發(fā)動機的可燃混合氣的燃燒基本上是預混燃燒。油機和氣體燃料發(fā)動機的可燃混合氣的燃燒基本上是預混燃燒。在柴油機中，若噴入氣缸的燃料在著火前已蒸發(fā)并與空氣混合，在柴油機中，若噴入氣缸的燃料在著火前已蒸發(fā)并與空氣

12、混合，那么這部分燃料的燃燒可以看作是預混燃燒。柴油機的大部分燃那么這部分燃料的燃燒可以看作是預混燃燒。柴油機的大部分燃料是在著火后噴入氣缸的，它一邊與空氣混合、一邊燃燒，由于料是在著火后噴入氣缸的，它一邊與空氣混合、一邊燃燒，由于混合過程比反應速率慢，因此，燃燒速率取決于混合速率。換句混合過程比反應速率慢，因此，燃燒速率取決于混合速率。換句話說，混合過程話說，混合過程(擴散過程擴散過程)控制了燃燒速率，這就是所謂的控制了燃燒速率，這就是所謂的擴散擴散燃燒。燃燒。16（二）點燃式發(fā)動機的燃燒過程（二）點燃式發(fā)動機的燃燒過程1）點燃式發(fā)動機點燃式發(fā)動機燃燒過程分成三個階段：燃燒過程分成三個階段：著

13、火階段（滯燃期）著火階段（滯燃期）:電火花跳火到形成火焰中心的階段電火花跳火到形成火焰中心的階段p88。急燃期急燃期:火焰由火焰中心至火焰由火焰中心至整個燃燒室的階段，因此也可稱整個燃燒室的階段，因此也可稱為火焰?zhèn)鞑ルA段為火焰?zhèn)鞑ルA段p88。后燃期后燃期:急燃期終點至燃料急燃期終點至燃料基本上完全燃燒點為止基本上完全燃燒點為止p89。172）影響滯燃期長短的因素：）影響滯燃期長短的因素：1)燃料本身的分子結構和物理化學性能。燃料本身的分子結構和物理化學性能。2)開始點火時氣缸內氣體的壓力溫度。它與壓縮比有關，開始點火時氣缸內氣體的壓力溫度。它與壓縮比有關，壓縮比高，滯燃期短。壓縮比高，滯燃期短

14、。3)過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù) a0.80.9時，滯燃期最短。時，滯燃期最短。4)殘余廢氣量增加，滯燃期增加。殘余廢氣量增加，滯燃期增加。5)氣缸內混合氣運動強，則滯燃期稍有增加。此外，由于氣流氣缸內混合氣運動強，則滯燃期稍有增加。此外，由于氣流運動，火焰中心就不一定在電極間隙處，也可能在電極間隙附近。運動，火焰中心就不一定在電極間隙處，也可能在電極間隙附近。6)火花能量大，滯燃期縮短。火花能量大，滯燃期縮短。18193）最高燃燒壓力，壓力升高率（）最高燃燒壓力，壓力升高率（dp/d ） 為了保證汽油機工作柔和、動力性能良好，一般應使著火為了保證汽油機工作柔和、動力性能良好，一般應使著火在上止

15、點前在上止點前12150(CA)，最高燃燒壓力點在上止點后，最高燃燒壓力點在上止點后12150 (CA)到達，壓力升高率到達，壓力升高率0.175-0.25MPa/ (CA)。 p89一般用壓力升高率代表發(fā)動機工作粗暴的程度。一般用壓力升高率代表發(fā)動機工作粗暴的程度。 振動和噪聲水平、火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c壓力升高率密切振動和噪聲水平、火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c壓力升高率密切 相關，因此火焰?zhèn)鞑ニ俾矢叩目扇蓟旌蠚饩偈箟合嚓P，因此火焰?zhèn)鞑ニ俾矢叩目扇蓟旌蠚饩偈箟?力升高率增加。力升高率增加。 急燃期終點一般為最高壓力點或最高溫度點，其位置可以急燃期終點一般為最高壓力點或最高溫度點，其位置可以用點火提前角來調整。

16、用點火提前角來調整。20（三）燃燒速率（單位時間燃燒混合氣的量）（三）燃燒速率（單位時間燃燒混合氣的量） 可燃混合氣著火后，即形成火焰中心，火焰由此中可燃混合氣著火后，即形成火焰中心，火焰由此中心以一定的速率傳播到整個燃燒室。心以一定的速率傳播到整個燃燒室。 1.層流層流火焰?zhèn)鞑ニ俾驶鹧鎮(zhèn)鞑ニ俾蔛L 定義：火焰前鋒相對于未燃混合氣的相對速率。定義：火焰前鋒相對于未燃混合氣的相對速率。 2.湍流湍流火焰?zhèn)鞑ニ俾驶鹧鎮(zhèn)鞑ニ俾蔛T（p90） 3. 火焰火焰?zhèn)鞑ニ俾蕚鞑ニ俾蔛f（p90） 定義：火焰前鋒相對燃燒室壁面?zhèn)鞑サ慕^對速率。定義：火焰前鋒相對燃燒室壁面?zhèn)鞑サ慕^對速率。21（四）著火界限或可燃范

17、圍（四）著火界限或可燃范圍 當可燃混合氣過濃或過稀時，在電火花放電以后，當可燃混合氣過濃或過稀時，在電火花放電以后，并不能形成火焰中心及產生火焰?zhèn)鞑?。這兩個界限的混并不能形成火焰中心及產生火焰?zhèn)鞑ァ＿@兩個界限的混合氣濃度稱為可燃范圍或著火界限。合氣濃度稱為可燃范圍或著火界限。各種燃料著火界限各種燃料著火界限的數(shù)值是不同的，所有影響可燃混合的數(shù)值是不同的，所有影響可燃混合氣初期放熱速率和散熱速率的因素，都會影響著火界限。氣初期放熱速率和散熱速率的因素，都會影響著火界限。P9122（五）不同工況下燃燒過程的特點（五）不同工況下燃燒過程的特點點火提前角不同時的燃燒過程點火提前角不同時的燃燒過程P。在

18、汽油機上，保持節(jié)氣門開在汽油機上，保持節(jié)氣門開度、轉速以及混合氣濃度一度、轉速以及混合氣濃度一定，記錄功率、燃油消耗率、定，記錄功率、燃油消耗率、排氣溫度隨點火提前角的變化排氣溫度隨點火提前角的變化，稱為汽油機點火提前特性。，稱為汽油機點火提前特性。23混合氣濃度不同時的燃燒過程?；旌蠚鉂舛炔煌瑫r的燃燒過程。在汽油機的轉速在汽油機的轉速、節(jié)氣門、節(jié)氣門開度保持一定，點火提前開度保持一定，點火提前角為最佳值時調節(jié)供油量角為最佳值時調節(jié)供油量，記錄功率、燃油消耗率，記錄功率、燃油消耗率、排氣溫度隨過量空氣系、排氣溫度隨過量空氣系數(shù)的變化曲線，稱為汽油數(shù)的變化曲線，稱為汽油機在某一轉速和節(jié)氣機在某一

19、轉速和節(jié)氣門開度下的調整特性。門開度下的調整特性。24負荷不同時的燃燒過程。負荷不同時的燃燒過程。當節(jié)氣門關小時，充量系數(shù)急劇下降，但留在氣缸內的殘當節(jié)氣門關小時，充量系數(shù)急劇下降，但留在氣缸內的殘余余廢氣量不變，使殘余廢氣系數(shù)增加，滯燃期增加，火焰?zhèn)鲝U氣量不變，使殘余廢氣系數(shù)增加，滯燃期增加，火焰?zhèn)鞑ゲニ俾氏陆?，最高爆發(fā)壓力、最高燃燒溫度、壓力升高比均速率下降，最高爆發(fā)壓力、最高燃燒溫度、壓力升高比均下下降，冷卻水散熱損失相對增加，因而燃油消耗率增加。隨降，冷卻水散熱損失相對增加，因而燃油消耗率增加。隨著負荷的減小，最佳點火提前角要提早。汽油機中用點火提著負荷的減小，最佳點火提前角要提早。汽

20、油機中用點火提前真空調節(jié)器來自動調整。前真空調節(jié)器來自動調整。25 當轉速增加時，以秒計的滯燃期與轉速的關系不當轉速增加時，以秒計的滯燃期與轉速的關系不大，但是按曲軸轉角計的滯燃期卻隨轉速的增加而大，但是按曲軸轉角計的滯燃期卻隨轉速的增加而增大。因此，在汽油機上均設有點火提前角的離心增大。因此，在汽油機上均設有點火提前角的離心自動調節(jié)裝置，使在轉速增加時，增大點火提前角。自動調節(jié)裝置，使在轉速增加時，增大點火提前角。轉速不同時的燃燒過程：轉速不同時的燃燒過程：26（六）燃燒的循環(huán)變動（六）燃燒的循環(huán)變動(cyclic variations in combustion ) 燃燒循環(huán)變動表現(xiàn)為在發(fā)

21、動機以某一工況穩(wěn)定運行時，燃燒循環(huán)變動表現(xiàn)為在發(fā)動機以某一工況穩(wěn)定運行時，這一循環(huán)和下一循環(huán)燃燒過程的進行情況不斷變化，具這一循環(huán)和下一循環(huán)燃燒過程的進行情況不斷變化，具體表現(xiàn)在壓力曲線、火焰?zhèn)鞑デ闆r及發(fā)動機功率輸出均體表現(xiàn)在壓力曲線、火焰?zhèn)鞑デ闆r及發(fā)動機功率輸出均不相同。不相同。產生燃燒循環(huán)變動的原因產生燃燒循環(huán)變動的原因: 1)燃燒過程中氣缸內氣體運動狀況的循環(huán)變動。燃燒過程中氣缸內氣體運動狀況的循環(huán)變動。 2)每循環(huán)氣缸內的混合氣成分每循環(huán)氣缸內的混合氣成分(特別是在點火瞬間火特別是在點火瞬間火花塞附近花塞附近)，由于空氣、燃料、，由于空氣、燃料、EGR和殘余廢氣之和殘余廢氣之間混合情況

22、的變動而造成燃燒的變動。間混合情況的變動而造成燃燒的變動。 氣流速度氣流速度(平均參數(shù)和湍流參數(shù)平均參數(shù)和湍流參數(shù))的變動，空燃比的的變動，空燃比的變動以及空氣、變動以及空氣、燃料和廢氣混合情況的變動，是造燃料和廢氣混合情況的變動，是造成燃燒循環(huán)變動的主要原因。成燃燒循環(huán)變動的主要原因。2728三、點燃式內燃機的不正常燃燒三、點燃式內燃機的不正常燃燒（一）爆燃（一）爆燃(knock)汽油機的燃燒不正常，壓力曲線出現(xiàn)高頻、大振幅波動，上止點汽油機的燃燒不正常，壓力曲線出現(xiàn)高頻、大振幅波動，上止點附近的附近的dp/d 值達值達65Mpa / CA之高，此時火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧媲爸?，此時火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

23、和火焰前鋒形狀發(fā)生急劇的改變，稱為爆燃。鋒形狀發(fā)生急劇的改變，稱為爆燃。汽油機爆燃時一般表現(xiàn)為汽油機爆燃時一般表現(xiàn)為以下外部特征（以下外部特征（P97）：）：1)發(fā)出金屬振音發(fā)出金屬振音(敲缸敲缸)(knock)。2)在輕微爆燃時，發(fā)動機功率略有增加；強烈爆燃時，發(fā)動在輕微爆燃時，發(fā)動機功率略有增加；強烈爆燃時，發(fā)動機功率下降，工作變得不穩(wěn)定，轉速下降，發(fā)動機有較大振動。機功率下降，工作變得不穩(wěn)定，轉速下降，發(fā)動機有較大振動。3)冷卻系統(tǒng)過熱冷卻系統(tǒng)過熱(冷卻水、潤滑油溫度均上升冷卻水、潤滑油溫度均上升)。4)氣缸蓋溫度上升。氣缸蓋溫度上升。2930 電火花點燃以后，火焰以正常傳播速率電火花點

24、燃以后，火焰以正常傳播速率(3070m/s)向前向前推進，處于最后燃燒位置上的那部分終燃混合氣推進，處于最后燃燒位置上的那部分終燃混合氣(end gas)，在壓縮溫度的基礎上進一步受到壓縮和熱輻射，加速其先期在壓縮溫度的基礎上進一步受到壓縮和熱輻射，加速其先期反應，并放出部分熱量，使本身的溫度不斷升高，以致在正反應，并放出部分熱量，使本身的溫度不斷升高，以致在正?；鹧嫖吹竭_前，終燃混合氣內部最適宜著火部位已出現(xiàn)一?；鹧嫖吹竭_前，終燃混合氣內部最適宜著火部位已出現(xiàn)一個或數(shù)個火焰中心，并以個或數(shù)個火焰中心，并以100300m/s(輕微爆燃輕微爆燃)直到直到8001000m/s或更高的速率或更高的速

25、率(強烈爆燃強烈爆燃)傳播火焰，迅速將終燃傳播火焰，迅速將終燃混合氣燃燒完畢。因此，汽油機的爆燃現(xiàn)象就是終燃混合氣混合氣燃燒完畢。因此，汽油機的爆燃現(xiàn)象就是終燃混合氣的自燃現(xiàn)象的自燃現(xiàn)象(autoignition)，它與柴油機的工作粗暴性在燃燒它與柴油機的工作粗暴性在燃燒本質上是一致的，均是可燃混合氣的自燃結果，但兩者發(fā)生本質上是一致的，均是可燃混合氣的自燃結果，但兩者發(fā)生的時間和氣缸內的狀況是有差異的。柴油機的工作粗暴性發(fā)的時間和氣缸內的狀況是有差異的。柴油機的工作粗暴性發(fā)生在急燃期始點，壓力升高比大，但氣缸內壓力還是均勻的；生在急燃期始點，壓力升高比大，但氣缸內壓力還是均勻的；而汽油機的爆

26、燃是發(fā)生在急燃期的終點，氣缸內有壓力波沖而汽油機的爆燃是發(fā)生在急燃期的終點，氣缸內有壓力波沖擊現(xiàn)象。這樣，對汽油機而言是優(yōu)良的燃料，對柴油機就是擊現(xiàn)象。這樣，對汽油機而言是優(yōu)良的燃料，對柴油機就是最差的燃料，反之亦然。最差的燃料，反之亦然。發(fā)生爆燃的原因如下：發(fā)生爆燃的原因如下：31爆燃的發(fā)生與以下條件有關：爆燃的發(fā)生與以下條件有關：1)取決于終燃混合氣的溫度取決于終燃混合氣的溫度壓力壓力時間歷程。時間歷程。2)終燃混合氣的溫度達到自燃溫度以上，也不能立即著火。由于終燃混合氣的溫度達到自燃溫度以上，也不能立即著火。由于有滯燃期，在此期間，火焰如通過了終燃混合氣，就不會引起有滯燃期，在此期間，火

27、焰如通過了終燃混合氣，就不會引起爆爆燃。因此，如火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，或是火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，即使是燃。因此，如火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，或是火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，即使是著著火溫度低的燃料也來不及發(fā)生自燃。火溫度低的燃料也來不及發(fā)生自燃。32 3)在終燃混合氣中，從壓縮行程就產生緩慢的氧化反應，由此在終燃混合氣中，從壓縮行程就產生緩慢的氧化反應，由此 可產生熱量，焰前反應的多少和程度對自燃產生影響，這一點可產生熱量，焰前反應的多少和程度對自燃產生影響，這一點 主要與燃料化學成分和組成有關。主要與燃料化學成分和組成有關。爆燃最容易在燃燒室中離開正常燃燒最遠的地方以及具有高溫爆燃最容易在燃燒室中離開正常燃燒最遠的地方以及具

28、有高溫的地方的地方(如排氣門和積碳處如排氣門和積碳處)發(fā)生。爆燃發(fā)生前，正常燃燒的混合發(fā)生。爆燃發(fā)生前，正常燃燒的混合氣數(shù)量越少，爆燃就在更大的容積中進行，爆燃也就越強烈。試氣數(shù)量越少，爆燃就在更大的容積中進行，爆燃也就越強烈。試驗表明，發(fā)動機總充量中只要有大于驗表明，發(fā)動機總充量中只要有大于5的部分自燃時，就足以引的部分自燃時，就足以引起劇烈的爆燃。起劇烈的爆燃。33（二）燃料抗爆性能的評定（二）燃料抗爆性能的評定研究法辛烷值研究法辛烷值(RON, Research Octane Number )和和馬達法辛烷值馬達法辛烷值(MON, Motor Octane Number )用馬達法試驗時

29、發(fā)動機運轉參數(shù)定得比研究法高，因此所求出用馬達法試驗時發(fā)動機運轉參數(shù)定得比研究法高，因此所求出的辛烷值比較低，兩者的差值稱為燃料的靈敏度，用以反映燃的辛烷值比較低，兩者的差值稱為燃料的靈敏度，用以反映燃料抗爆性能隨發(fā)動機運轉工況改變料抗爆性能隨發(fā)動機運轉工況改變(轉速提高、點火提前、進氣轉速提高、點火提前、進氣溫度提高等溫度提高等)而降低的情況。而降低的情況。燃料的靈敏度燃料的靈敏度(Fuel sensitivity)RONMON抗爆指數(shù)抗爆指數(shù)(Antiknock index)(RON十十MON)234（三）發(fā)動機結構因素與運轉因素對爆燃的影響（三）發(fā)動機結構因素與運轉因素對爆燃的影響1運轉

30、因素的影響運轉因素的影響(1)點火提前角的影響。隨點火提前角增加，爆燃傾向加大。點火提前角的影響。隨點火提前角增加，爆燃傾向加大。(2)轉速的影響。轉速增加時，爆燃傾向減小轉速的影響。轉速增加時，爆燃傾向減小。(3)負荷的影響負荷的影響 負荷減小時，爆燃傾向減小。負荷減小時，爆燃傾向減小。(4)混合氣濃度的影響混合氣濃度的影響 a0.8-0.9時爆燃傾向最大，過濃或時爆燃傾向最大，過濃或過稀的混合氣有助于減小爆燃。過稀的混合氣有助于減小爆燃。(5)燃燒室沉積物的影響燃燒室沉積物的影響 在發(fā)動機工作過程中，燃燒室內壁產在發(fā)動機工作過程中，燃燒室內壁產生一層沉積物，通常稱之為積碳。由于燃燒室中形成

31、沉積物，生一層沉積物，通常稱之為積碳。由于燃燒室中形成沉積物，造成如下現(xiàn)象：沉積物溫度較高，在進氣、壓縮過程中不斷加造成如下現(xiàn)象：沉積物溫度較高，在進氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣；沉積物是熱的不良導體，從而提高了終燃混合氣的熱混合氣；沉積物是熱的不良導體，從而提高了終燃混合氣的溫度；沉積物本身占有一定的體積，因而提高了壓縮比。其綜溫度；沉積物本身占有一定的體積，因而提高了壓縮比。其綜合效果為沉積物的存在使爆燃傾向增加。合效果為沉積物的存在使爆燃傾向增加。35 (4)燃燒室結構燃燒室結構 :這是影響爆燃最主要的結構參數(shù)。燃燒室形狀影這是影響爆燃最主要的結構參數(shù)。燃燒室形狀影響到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x、湍流

32、強度、向冷卻水的散熱量以及終燃混合響到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x、湍流強度、向冷卻水的散熱量以及終燃混合氣的數(shù)量和溫度。凡是火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、湍流強度高、火焰?zhèn)鞑獾臄?shù)量和溫度。凡是火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、湍流強度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣雀叩娜紵医Y構，均有助于減小爆燃傾向。速度高的燃燒室結構，均有助于減小爆燃傾向。2結構因素的影響結構因素的影響(1)氣缸直徑氣缸直徑:氣缸直徑大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，燃燒室面積與容積之氣缸直徑大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，燃燒室面積與容積之比減小，使爆燃傾向增大。比減小，使爆燃傾向增大。(2)火花塞位置火花塞位置 : 火花塞位置影響火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，也影響終燃混合氣火花塞位置影響火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，也影響終燃混合氣

33、在氣缸內所處部位上的變動，從而影響終燃混合氣的溫度。在氣缸內所處部位上的變動，從而影響終燃混合氣的溫度。(3)氣缸蓋與活塞的材料氣缸蓋與活塞的材料 :在應用同一辛烷值燃料時，由于輕合金導在應用同一辛烷值燃料時，由于輕合金導熱好，因而用輕合金活塞可提高壓縮比。氣缸蓋改用輕合金，壓縮熱好，因而用輕合金活塞可提高壓縮比。氣缸蓋改用輕合金，壓縮比也可提高。比也可提高。36（四）防止爆燃的方法（四）防止爆燃的方法防止發(fā)動機爆燃的方法很多，如使用抗爆性高的燃料，降低終燃防止發(fā)動機爆燃的方法很多，如使用抗爆性高的燃料，降低終燃混合氣溫度，提高火焰?zhèn)鞑ニ俣然蚩s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，縮短終燃混合氣溫度，提高火焰?zhèn)鞑ニ?/p>

34、度或縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，縮短終燃混合氣暴露在高溫中的時間等?；旌蠚獗┞对诟邷刂械臅r間等。 具體措施有：具體措施有：1)推遲點火。推遲點火。2)縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，利用火花塞恰當布置及燃燒室合理形狀等縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，利用火花塞恰當布置及燃燒室合理形狀等方法使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最小。方法使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最小。3)終燃混合氣的冷卻，使離火花塞最遠處的可燃混合氣冷卻得較好，終燃混合氣的冷卻，使離火花塞最遠處的可燃混合氣冷卻得較好，如減小終燃混合氣部分的余隙高度。如減小終燃混合氣部分的余隙高度。4)增加流動，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾?，終燃混合氣的散熱也好。增加流動，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾?，終燃混合氣的散熱也好。5)燃燒室掃氣燃

35、燒室掃氣(加大進、排氣重疊期加大進、排氣重疊期)的冷卻作用可減輕爆燃。的冷卻作用可減輕爆燃。37（五）表面點火（五）表面點火（surface ignition） 在點燃式發(fā)動機中，凡是不依靠電火花在點燃式發(fā)動機中，凡是不依靠電火花點火，而是由于熾熱表面點火，而是由于熾熱表面(如過熱的火如過熱的火花塞絕緣體和電極、排氣門，更多的是花塞絕緣體和電極、排氣門，更多的是燃燒室表面熾熱的沉積物燃燒室表面熾熱的沉積物)點燃混合氣點燃混合氣而引起的不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點而引起的不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點火或熾熱點火。表面點火大致可分以下火或熾熱點火。表面點火大致可分以下兩種兩種:正常正常表面點火、激爆表

36、面點火、激爆。382)早火早火( Preignition )在熾熱點溫度較高時，常常在電火花正常點在熾熱點溫度較高時，常常在電火花正常點燃以前，熾熱點就點燃混合氣。使壓縮行程末期的負功很大并增燃以前，熾熱點就點燃混合氣。使壓縮行程末期的負功很大并增加向氣缸壁的散熱，這進一步促使熾熱點的溫度升高，更早點燃加向氣缸壁的散熱，這進一步促使熾熱點的溫度升高，更早點燃混合氣。這樣，在單缸汽油機上的早火，往往導致停車；在多缸混合氣。這樣，在單缸汽油機上的早火，往往導致停車；在多缸汽油機上，一個氣缸的早火不致停車，但壓縮行程末期的高溫、汽油機上，一個氣缸的早火不致停車，但壓縮行程末期的高溫、高壓會引起發(fā)生早

37、火的氣缸的活塞連桿損壞及氣門、火花塞、活高壓會引起發(fā)生早火的氣缸的活塞連桿損壞及氣門、火花塞、活塞等零件的過熱。塞等零件的過熱。1)后火后火(postignition) 在熾熱點的溫度較低時，電火花點燃混合氣在熾熱點的溫度較低時，電火花點燃混合氣后，在火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，熾熱點點燃其余混合氣，但這時形成的后，在火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，熾熱點點燃其余混合氣，但這時形成的火焰前鋒仍以正常的速度傳播，稱為后火。這種現(xiàn)象可以在發(fā)動機火焰前鋒仍以正常的速度傳播，稱為后火。這種現(xiàn)象可以在發(fā)動機斷火以后發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機仍像有電火花點火一樣繼續(xù)運轉，直到熾熱斷火以后發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機仍像有電火花點火一樣繼續(xù)運轉，直到熾熱點溫度

38、下降以后，發(fā)動機才停轉，點溫度下降以后，發(fā)動機才停轉，后火對發(fā)動機影響不大。后火對發(fā)動機影響不大。1.正常正常(非爆燃非爆燃)表面點火表面點火39激爆是由燃燒室沉積物引起的爆燃性熾熱點火，其形成過程為當發(fā)激爆是由燃燒室沉積物引起的爆燃性熾熱點火，其形成過程為當發(fā)動機在低速負荷運轉時，在燃燒室表面很快形成一層沉積物，它的動機在低速負荷運轉時，在燃燒室表面很快形成一層沉積物，它的傳熱性很差，在高壓縮比汽油機中，其表面溫度很高。在沉積物中傳熱性很差，在高壓縮比汽油機中，其表面溫度很高。在沉積物中或多或少含炭，混合氣中又有氧氣，于是在高溫下，炭粒急劇氧化或多或少含炭，混合氣中又有氧氣，于是在高溫下，炭

39、粒急劇氧化和白熾化并將混合氣點燃。和白熾化并將混合氣點燃。2.激爆：激爆：3.影響表面點火的因素：影響表面點火的因素：1）壓縮比增加；）壓縮比增加；2）進氣終點壓力增加（節(jié)氣門開大）；）進氣終點壓力增加（節(jié)氣門開大）；3）進氣溫度增加；）進氣溫度增加；4）轉速增加；）轉速增加； 5）大氣濕度下降；）大氣濕度下降；4.影響表面點火的防止措施影響表面點火的防止措施 ：1）降低壓縮比；）降低壓縮比；2）選用揮發(fā)性好的汽油和成焦性好的潤滑油；）選用揮發(fā)性好的汽油和成焦性好的潤滑油；3）避免發(fā)動機長時間低負荷運行和汽車頻繁加速行駛；）避免發(fā)動機長時間低負荷運行和汽車頻繁加速行駛；40第三節(jié)點燃式內燃機的

40、燃燒室第三節(jié)點燃式內燃機的燃燒室(1)經濟性高。經濟性高。 (2)燃燒放熱率曲線等容度高燃燒放熱率曲線等容度高(3)對大氣的污染小。對大氣的污染小。 (4)動力性高。動力性高。(5)不出現(xiàn)爆燃與表面點火等不正常燃燒。不出現(xiàn)爆燃與表面點火等不正常燃燒。(6)燃燒循環(huán)變動小。燃燒循環(huán)變動小。 (7)工作柔和，燃燒噪聲小。工作柔和，燃燒噪聲小。(8)滿足速燃要求。滿足速燃要求。 (9)稀燃能力強。稀燃能力強。(10)起動性好。起動性好。 (11)瞬態(tài)特性好。瞬態(tài)特性好。(12)EGR的承受能力強。的承受能力強。一、點燃式內燃機的燃燒室一、點燃式內燃機的燃燒室（一）燃燒室設計的一般要求（一）燃燒室設計

41、的一般要求(Design objectives)41（二）燃燒室設計要點（二）燃燒室設計要點 Design points 1壓縮比：壓縮比：為既提高壓縮比又不促使爆燃的發(fā)生，燃燒室設計應為既提高壓縮比又不促使爆燃的發(fā)生，燃燒室設計應從以下幾方面考慮：從以下幾方面考慮：1)縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，除設計緊湊的燃燒室外，也與火花塞位置縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，除設計緊湊的燃燒室外，也與火花塞位置有關。有關。2)利用適當強度的湍流，加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?。利用適當強度的湍流，加快火焰?zhèn)鞑ニ俣取?)在離火花塞較遠的區(qū)域設計適當?shù)睦鋮s面積，在離火花塞較遠的區(qū)域設計適當?shù)睦鋮s面積，降低溫度降低溫度。4)燃燒室內沒有熱點和表面

42、沉燃燒室內沒有熱點和表面沉積物積物。從提高功率和經濟性考慮，提高壓縮比是有利的，但過高的壓縮從提高功率和經濟性考慮，提高壓縮比是有利的，但過高的壓縮比將使壓力升高比增加發(fā)動機的噪聲與振動較大，這是不允許的。比將使壓力升高比增加發(fā)動機的噪聲與振動較大，這是不允許的。且對排放不利。且對排放不利。422、燃燒室面容比、燃燒室面容比A/V（surface-volume ratio）A/V在某種意義上可以表示燃燒室的緊湊性。一般來說，在某種意義上可以表示燃燒室的緊湊性。一般來說，A/V大，大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，容易爆燃，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，容易爆燃，HC排放高，相對散熱面積大，熱排放高，相對散熱面積大，熱損失

43、大。損失大。3、火花塞位置及其性能、火花塞位置及其性能(the location of the spark plug)火花塞的位置直接影響火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x的長短，從而影響抗爆性，也火花塞的位置直接影響火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x的長短，從而影響抗爆性，也影響火焰面積擴展速率和燃燒速率。影響火焰面積擴展速率和燃燒速率。1)火花塞應靠近排氣門處，使受熾熱表面加熱的混合氣能及早燃火花塞應靠近排氣門處，使受熾熱表面加熱的混合氣能及早燃燒，從而不致發(fā)展為燒，從而不致發(fā)展為爆燃爆燃。2)火花塞間隙處的殘余廢氣應能充分清掃，使混合氣容易著火，這火花塞間隙處的殘余廢氣應能充分清掃，使混合氣容易著火，這對暖機和低負荷性能作用較大。

44、但不希望有過強的氣流在點火瞬間對暖機和低負荷性能作用較大。但不希望有過強的氣流在點火瞬間直接吹向火花塞間隙，從而吹散火核，增加缸內壓力的循環(huán)變動率，直接吹向火花塞間隙，從而吹散火核，增加缸內壓力的循環(huán)變動率，甚至導致失火。甚至導致失火。434、燃燒室內的氣流運動、燃燒室內的氣流運動燃燒室內形成適當強度的氣流運動可以：燃燒室內形成適當強度的氣流運動可以：1)增加火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｔ黾踊鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣取?)擴大混合氣的著火界限，可以燃燒更稀的混合氣。擴大混合氣的著火界限，可以燃燒更稀的混合氣。3)降低循環(huán)變動。降低循環(huán)變動。4)降低降低HC排放。排放。442)改善混合氣的分布和均勻性，減少燃燒循環(huán)變動率，

45、減少各缸改善混合氣的分布和均勻性，減少燃燒循環(huán)變動率，減少各缸的不均勻性。的不均勻性。燃燒室的設計首先是選擇燃燒室最佳幾何形狀。燃燒室設計應燃燒室的設計首先是選擇燃燒室最佳幾何形狀。燃燒室設計應遵循下列原則：遵循下列原則：1)在最大火焰前鋒面積、最小面容積比、最大氣門尺寸等設計在最大火焰前鋒面積、最小面容積比、最大氣門尺寸等設計參數(shù)限制范圍內，優(yōu)化燃燒室?guī)缀涡螤睢?shù)限制范圍內，優(yōu)化燃燒室?guī)缀涡螤睢?5（三）典型燃燒室（三）典型燃燒室Typical Combustion Chamber1楔形燃燒室楔形燃燒室(wedge chamber) 它布置在缸蓋上，火花塞在它布置在缸蓋上，火花塞在楔形高處

46、的進、排氣門之間，楔形高處的進、排氣門之間，因此火焰距離因此火焰距離較長較長。一般設。一般設置擠氣面積，氣門稍傾斜使置擠氣面積，氣門稍傾斜使氣道轉彎較少，減少進氣阻氣道轉彎較少，減少進氣阻力，提高充量系數(shù)，壓縮比力，提高充量系數(shù)，壓縮比也可以有較高值，達也可以有較高值，達910。這種燃燒室有較高的動力性這種燃燒室有較高的動力性和經濟性。但由于混合氣過和經濟性。但由于混合氣過分集中在火花塞處，使初期分集中在火花塞處，使初期燃燒速率和壓力升高比大，燃燒速率和壓力升高比大，工作顯得粗暴一些。工作顯得粗暴一些。462浴盆形燃燒室浴盆形燃燒室(bath-tub head) 燃燒室的形狀使擠氣燃燒室的形狀

47、使擠氣的效果比較差，火焰的效果比較差，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x也較長，燃傳播距離也較長，燃燒速率比較低，燃燒燒速率比較低，燃燒時間長，壓力升高比時間長，壓力升高比低。低。 A/V較大，對較大，對HC排放排放是不利的，但壓力升是不利的，但壓力升高比低，工作柔和，高比低，工作柔和，NOx排放低。排放低。473碗形燃燒室碗形燃燒室(bowl in piston chamber) 碗形燃燒室是布置在碗形燃燒室是布置在活塞中的一個回轉體，活塞中的一個回轉體，采用平底氣缸蓋，工藝采用平底氣缸蓋，工藝性好。燃燒室全部機加性好。燃燒室全部機加工而成，有精確的形狀工而成，有精確的形狀和容積，和容積，燃燒室表面光燃燒室表面光

48、滑，緊湊，擠流效果好，滑，緊湊，擠流效果好，壓縮比可高達壓縮比可高達11。484半球形燃燒室半球形燃燒室(hemispherical head) 燃燒室光滑表面、精確的形燃燒室光滑表面、精確的形狀與容積，緊湊，且火花塞狀與容積，緊湊，且火花塞布置在中間，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x布置在中間，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短。進、排氣門傾斜布置，最短。進、排氣門傾斜布置，氣流進人氣缸轉彎小，充氣氣流進人氣缸轉彎小，充氣系數(shù)大，最高轉速系數(shù)大，最高轉速6000r/min以上的車用汽油以上的車用汽油機幾乎都采用半球形燃燒室。機幾乎都采用半球形燃燒室。A/V值小，值小，HC低。一般不組低。一般不組織擠流。由于火花塞周圍有織擠流。由

49、于火花塞周圍有較大的容積，使燃燒速率和較大的容積，使燃燒速率和壓力升高比大，工作較粗暴。壓力升高比大，工作較粗暴。由于最高燃燒溫度高，由于最高燃燒溫度高，NOx排放較高，半球形燃燒室氣排放較高，半球形燃燒室氣門布置較為復雜，多采用雙門布置較為復雜，多采用雙頂置凸輪軸。頂置凸輪軸。49第四節(jié)壓燃式內燃機的燃燒第四節(jié)壓燃式內燃機的燃燒2)溫度條件：可燃混合氣必須加熱到某一臨界溫度，低于這一溫度，溫度條件：可燃混合氣必須加熱到某一臨界溫度，低于這一溫度，燃料就不能著火，我們把燃料不用外部點燃而能自己著火的最低燃料就不能著火，我們把燃料不用外部點燃而能自己著火的最低溫度稱為著火溫度或自燃溫度。它與介質

50、壓力、加熱條件及測試溫度稱為著火溫度或自燃溫度。它與介質壓力、加熱條件及測試方法等因素有關。方法等因素有關。一、著火與燃燒過程一、著火與燃燒過程（一）著火現(xiàn)象（一）著火現(xiàn)象(ignition)燃料噴入燃燒室后，分散成許多細小油滴，這些細小油滴經過加燃料噴入燃燒室后，分散成許多細小油滴，這些細小油滴經過加熱熱、蒸發(fā)蒸發(fā)vaporization、擴散擴散diffusion與空氣的混合等物理準備與空氣的混合等物理準備及分解、氧化等化學準備階段后，即自行著火燃燒。及分解、氧化等化學準備階段后，即自行著火燃燒。著火需要具備兩個條件：著火需要具備兩個條件：1)濃度條件：在形成的可燃混合氣中，燃料蒸氣與空氣

51、的比例要在濃度條件：在形成的可燃混合氣中，燃料蒸氣與空氣的比例要在一定的范圍內，這個范圍稱作著火范圍一定的范圍內，這個范圍稱作著火范圍(或著火界限或著火界限)。著火界限不。著火界限不是一成不變的，隨著溫度的升高，分子運動速度增加，反應速度是一成不變的，隨著溫度的升高，分子運動速度增加，反應速度加快，將使著火界限擴大。加快，將使著火界限擴大。50（二）燃燒階段的劃分（二）燃燒階段的劃分柴油機的燃燒過柴油機的燃燒過程，可以從不同程，可以從不同的角度用各種方的角度用各種方法進行研究，如法進行研究，如高速攝影、光譜高速攝影、光譜分析、采樣分析分析、采樣分析等，但最簡便、等，但最簡便、應用最多的方法應用

52、最多的方法是從展開的示功是從展開的示功圖上分析燃燒過圖上分析燃燒過程。程。51燃燒過程劃分為四個階段燃燒過程劃分為四個階段第第1階段為階段為著火延遲階段著火延遲階段(AB段段)(ignition delay)。從噴油開始從噴油開始(A點點)到壓力開始急劇升高時到壓力開始急劇升高時(B點點)為止，這一段時間稱為為止，這一段時間稱為滯燃期滯燃期。第第2階段為壓力急劇上階段為壓力急劇上升的升的BC段，稱為段，稱為急燃急燃期期。滯燃期內噴入氣缸。滯燃期內噴入氣缸的燃料幾乎一起燃燒，的燃料幾乎一起燃燒，而且是在活塞靠近上而且是在活塞靠近上止點、氣缸容積較小止點、氣缸容積較小的情況下燃燒，因此的情況下燃燒

53、，因此氣缸中壓力升高特別氣缸中壓力升高特別快。平均壓力升高比快。平均壓力升高比不宜超過不宜超過0.4MPa/(CA)52第第4階段從緩燃期的終點階段從緩燃期的終點(D點點)到燃料基本上完全燃燒時到燃料基本上完全燃燒時(E點點)為止，為止，稱為稱為后燃期后燃期(burning on the expansion stroke)。后燃期所放出后燃期所放出的熱量不能有效利用，并增加了散往冷卻水的熱損失，使柴油機的熱量不能有效利用，并增加了散往冷卻水的熱損失，使柴油機經濟性下降；增加活塞組的熱負荷以及使排氣溫度增高，所以應經濟性下降；增加活塞組的熱負荷以及使排氣溫度增高，所以應盡量減少過后燃燒。盡量減少

54、過后燃燒。第第3階段從壓力急劇階段從壓力急劇升高的終點升高的終點(C點點)到到壓力開始急劇下降壓力開始急劇下降的的D點為止，稱為點為止，稱為緩緩燃期燃期(controlled pressure rise)。加強緩燃期內空加強緩燃期內空氣運動，加速混合氣運動，加速混合氣形成，對保證在氣形成，對保證在上止點附近迅速而上止點附近迅速而完全燃燒有重要作用。完全燃燒有重要作用。53（三）滯燃期（三）滯燃期 滯燃期越長，則在滯滯燃期越長，則在滯燃期內噴入燃燒室的燃期內噴入燃燒室的燃料就越多，在著火燃料就越多，在著火前形成的可燃混合氣前形成的可燃混合氣就越多。就越多。這些燃料在這些燃料在第第2階段中幾乎一起

55、燃階段中幾乎一起燃燒，使壓力升高比和燒，使壓力升高比和最高燃燒壓力較高，最高燃燒壓力較高，運動零件受到強烈的運動零件受到強烈的沖擊負荷，發(fā)動機運沖擊負荷，發(fā)動機運轉粗暴，影響發(fā)動機轉粗暴，影響發(fā)動機的使用壽命。的使用壽命。543）隨著增壓壓力提高，）隨著增壓壓力提高，滯燃期顯著縮短。滯燃期顯著縮短。影響滯燃期的因素：影響滯燃期的因素：壓縮溫度壓縮溫度和和壓力壓力是影響滯燃期的主要因素。此外，噴油提前角、轉是影響滯燃期的主要因素。此外，噴油提前角、轉速以及燃料性質等對滯燃期也有較大影響。速以及燃料性質等對滯燃期也有較大影響。1）隨著壓縮溫度和壓力提高，滯）隨著壓縮溫度和壓力提高，滯燃期減小。燃期

56、減小。2）噴油定時對滯燃期的影響通）噴油定時對滯燃期的影響通過壓縮溫度和壓力而起作用。存過壓縮溫度和壓力而起作用。存在一個使滯燃期最短的噴油提前在一個使滯燃期最短的噴油提前角。為了保證有較好的功率和經角。為了保證有較好的功率和經濟指標，希望在上止點前濟指標，希望在上止點前5-10(CA)開始著火燃燒，保證燃燒在開始著火燃燒，保證燃燒在上止點附近完成。上止點附近完成。55二、燃燒噪聲二、燃燒噪聲(combustion noise)燃燒噪聲與壓力升高比有密切的關系，如果壓力升高比過大，燃燒噪聲與壓力升高比有密切的關系，如果壓力升高比過大，則產生強烈的震音，我們稱這種現(xiàn)象為柴油機的工作粗暴則產生強烈

57、的震音，我們稱這種現(xiàn)象為柴油機的工作粗暴(或或敲缸敲缸knock)。降低燃燒噪聲的主要途徑有：降低燃燒噪聲的主要途徑有：1縮短滯縮短滯燃期燃期。2減小滯燃期內的噴油量；減小滯燃期內的噴油量；3減少滯燃期內形成的可燃混合氣數(shù)量。減少滯燃期內形成的可燃混合氣數(shù)量。 將燃料大部分噴到將燃料大部分噴到燃燒室壁上，只有很小部分分散在熱空氣中形成少量可燃混合燃燒室壁上，只有很小部分分散在熱空氣中形成少量可燃混合氣首先著火，保證初期放熱較小，這就是油膜混合氣形成所采氣首先著火，保證初期放熱較小，這就是油膜混合氣形成所采用的方法。用的方法。 柴油機冷起動或怠速時，溫度較低，滯燃期較長，潤滑油粘柴油機冷起動或怠

58、速時，溫度較低，滯燃期較長，潤滑油粘度較高，摩擦損失較大，盡管無負荷，每循環(huán)的噴油量仍相當度較高，摩擦損失較大，盡管無負荷，每循環(huán)的噴油量仍相當大，因此壓力升高比也較大，產生較強的震音，這種噪聲稱怠大，因此壓力升高比也較大，產生較強的震音，這種噪聲稱怠速敲缸；隨著轉速升高及帶負荷運行，怠速噪聲即自行消失。速敲缸；隨著轉速升高及帶負荷運行，怠速噪聲即自行消失。56三、柴油機的冷起動性能三、柴油機的冷起動性能（cold starting ）3)潤滑油粘度增加，蓄電池性能下降等。潤滑油粘度增加，蓄電池性能下降等。要使柴油機順利起動，必須滿足以下條件：要使柴油機順利起動，必須滿足以下條件： 1)壓縮溫

59、度必須足夠高，起動轉速大于壓縮溫度必須足夠高，起動轉速大于200r/min。 2)必須形成易于著火的混合氣。燃料本身的蒸發(fā)性必須形成易于著火的混合氣。燃料本身的蒸發(fā)性及增加每循環(huán)供油量對起動起著決定性的作用。及增加每循環(huán)供油量對起動起著決定性的作用。一般柴油機不加特殊的冷起動措施一般柴油機不加特殊的冷起動措施(如電熱塞、起動液、進氣空氣如電熱塞、起動液、進氣空氣預熱等預熱等)，均可在，均可在10-5的環(huán)境下順利起動，但在更低的環(huán)境溫的環(huán)境下順利起動，但在更低的環(huán)境溫度下，冷起動遇到困難，這是由于：度下，冷起動遇到困難，這是由于：1)氣缸內壓縮始點溫度下降、氣缸壁傳熱增大以及由于起動轉速低氣缸內

60、壓縮始點溫度下降、氣缸壁傳熱增大以及由于起動轉速低而引起漏氣量增加，從而使壓縮終點溫度、壓力而引起漏氣量增加，從而使壓縮終點溫度、壓力下降下降。2)低溫時燃料粘性增大、起動轉速低，使燃料的蒸發(fā)和霧化均惡化，低溫時燃料粘性增大、起動轉速低，使燃料的蒸發(fā)和霧化均惡化，從而影響混合氣的從而影響混合氣的形成形成。57分隔式燃燒室常用的有：分隔式燃燒室常用的有：渦流室和預燃室。渦流室和預燃室。第五節(jié)壓燃式內燃機的燃燒室第五節(jié)壓燃式內燃機的燃燒室壓燃式內燃機的燃燒室分為兩大類：壓燃式內燃機的燃燒室分為兩大類：直接噴射式燃燒室和分隔式直接噴射式燃燒室和分隔式燃燒室。燃燒室。直接噴射式柴油機，又可分為淺盆形和