第4章汽油機(jī)混合

1、第四章第四章 汽油機(jī)混合氣的汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒形成和燃燒第一節(jié)第一節(jié) 汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程第二節(jié)第二節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成第三節(jié)第三節(jié) 燃燒室燃燒室第一節(jié)第一節(jié) 汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程1.1.燃燒過程的重要性燃燒過程的重要性 燃料燃燒完全燃燒完全的程度，直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出的廢氣的成分，而燃燒燃燒時(shí)機(jī)時(shí)機(jī)又關(guān)系到熱量的利用程度。所以燃燒過程是影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣污染的主要過程，同時(shí)與噪聲、振動(dòng)、啟動(dòng)性能和使用壽命也有重大關(guān)系。2.2.對(duì)燃燒過程的要求對(duì)燃燒過程的要求1 1）、燃燒完全）、燃燒完全 決定了熱量產(chǎn)生的多少。 燃燒完全放熱量

2、經(jīng)濟(jì)性、排放性2 2）、燃燒迅速、及時(shí)）、燃燒迅速、及時(shí) 決定了熱量的利用程度。 速度快、及時(shí)（上止點(diǎn)附近） 熱量能最大限度地用來做膨脹功、爆發(fā)力大動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性3 3）、壓力升高率合適）、壓力升高率合適 關(guān)系到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、噪聲、使用壽命。 3.3.燃燒過程的研究方法燃燒過程的研究方法 高速攝影法、示功圖法汽油機(jī)使用的是汽油，汽油具有易揮發(fā)、易點(diǎn)燃、不易自燃的理化性質(zhì)，因而1、外部形成混合氣外部形成混合氣 混合氣在較低溫度下、較充裕時(shí)間內(nèi)形成預(yù)混時(shí)間長，混合均勻、燃燒較完全；2、外源點(diǎn)火外源點(diǎn)火 火花塞放電點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)間、地點(diǎn)、能量可控，較固定；3、傳播式燃燒傳播式燃燒 燃燒速度和放熱速率取決

3、于火焰?zhèn)鞑ニ俣绕蜋C(jī)燃燒過程的特點(diǎn)汽油機(jī)燃燒過程的特點(diǎn)與柴油機(jī)對(duì)比分析與柴油機(jī)對(duì)比分析汽油機(jī)燃燒過程分類汽油機(jī)燃燒過程分類正常燃燒（實(shí)際所追求）正常燃燒（實(shí)際所追求）不規(guī)則燃燒不規(guī)則燃燒 不正常燃燒不正常燃燒各缸之間的燃燒差異各缸之間的燃燒差異循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)循環(huán)之間的燃燒變動(dòng) 爆震燃燒爆震燃燒表面點(diǎn)火表面點(diǎn)火一、正常燃燒過程一、正常燃燒過程定義：定義：唯一地由火花點(diǎn)火火花點(diǎn)火開始，且火焰前鋒以特定的正常速度正常速度傳遍整個(gè)燃燒室的過程。發(fā)動(dòng)機(jī)正常燃燒時(shí)，燃燒平穩(wěn)若燃燒速度過快，則可能導(dǎo)致壓力升高率過大，噪聲、振動(dòng)大，工作粗暴。1、燃燒過程分期、燃燒過程分期示功圖上的關(guān)鍵點(diǎn)：示功圖上的關(guān)鍵點(diǎn)

4、：1 1、火花塞跳火、火花塞跳火2 2、缸內(nèi)壓力線偏、缸內(nèi)壓力線偏離純壓縮線的始點(diǎn)離純壓縮線的始點(diǎn)3 3、缸內(nèi)最高壓力、缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)點(diǎn)1、燃燒過程分期、燃燒過程分期著火延遲期（滯燃期）著火延遲期（滯燃期） 12段從電火花跳火（點(diǎn)從電火花跳火（點(diǎn)1）至明顯火焰核心形成（點(diǎn)）至明顯火焰核心形成（點(diǎn)2，氣缸壓，氣缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)）止。力明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)）止。由于汽油機(jī)壓縮比低且汽油的熱穩(wěn)定性高，混合氣難以自燃，得依靠高能量的電火花點(diǎn)燃火花塞電極間隙的混合氣。燃燒的準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行熱量的積累，缸內(nèi)的壓力線與純壓縮線基本重合。當(dāng)反應(yīng)的混合氣的溫度升高到一定程度后，形成發(fā)火區(qū)

5、，即火焰中心。 著火延遲期著火延遲期i(i): 點(diǎn)1至點(diǎn)2之間的時(shí)間（曲軸轉(zhuǎn)角）。i與燃料性質(zhì)、混合氣濃度（ =0.80.9時(shí)最短時(shí)最短）、壓縮終了缸內(nèi)的溫度和壓力、火花能量、殘余廢氣系數(shù)、火焰?zhèn)鞑ニ俣燃案變?nèi)混合氣的運(yùn)動(dòng)等因素有關(guān)。由于著火延遲期的存在，為了使混合氣在上止點(diǎn)附近燃燒，則需要在上止點(diǎn)之前點(diǎn)火。點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角：從火花塞跳火到上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角(20 35CA) 。應(yīng)力求縮短著火延遲期（滯燃期）并保持穩(wěn)定。應(yīng)力求縮短著火延遲期（滯燃期）并保持穩(wěn)定。 明顯燃燒期（急燃期、火焰?zhèn)鞑r(shí)期）明顯燃燒期（急燃期、火焰?zhèn)鞑r(shí)期）23段段從形成火焰核心形成的從形成火焰核心形成的2 2點(diǎn)到火焰?zhèn)?/p>

6、播至整個(gè)燃燒室的點(diǎn)到火焰?zhèn)鞑ブ琳麄€(gè)燃燒室的3 3點(diǎn)（壓力達(dá)到最點(diǎn)（壓力達(dá)到最大）止。大）止。此時(shí)活塞靠近上止點(diǎn)，燃燒接近于定容燃燒。絕大部分燃料（80%-90%）在這一階段燃燒，氣缸壓力、溫度迅速上升。最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12-15曲軸轉(zhuǎn)角，最大壓力與最大溫度點(diǎn)重合壓力升高率壓力升高率 表征壓力變化的急劇程度表征壓力變化的急劇程度此階段是汽油機(jī)燃燒過程的主要階段，關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。此階段越短，越靠近上止點(diǎn)，熱效率越高，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性越好。但可能導(dǎo)致壓力升高率過高，噪聲、振動(dòng)大，工作粗暴。 3232/pppMPa 后燃期（補(bǔ)燃期）后燃期（補(bǔ)燃期） 3點(diǎn)以后點(diǎn)以后指明顯燃燒期以后

7、在膨脹過程中的燃燒，主要由火焰前鋒面指明顯燃燒期以后在膨脹過程中的燃燒，主要由火焰前鋒面過后，后面未及燃燒的燃料（燃燒室邊緣和縫隙）再燃燒，過后，后面未及燃燒的燃料（燃燒室邊緣和縫隙）再燃燒，以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（H2、O2、CO等）重等）重新氧化。新氧化。 在膨脹中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，熱能不能充分利用，使在膨脹中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，熱能不能充分利用，使i，Pe，ge，且排氣溫度，且排氣溫度，散熱量，散熱量。過長回造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。過長回造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，排氣管，排氣管“放炮放炮”。 希望后燃期盡可能短，后燃放熱量盡可能少。希望后燃期盡可能短，后燃放熱量盡可能

8、少。從最高壓力點(diǎn)到燃燒結(jié)束。從最高壓力點(diǎn)到燃燒結(jié)束。 在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心出現(xiàn)后，與其臨近的一薄層混合氣首在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心出現(xiàn)后，與其臨近的一薄層混合氣首先燃燒即形成極薄的火焰層，稱為先燃燒即形成極薄的火焰層，稱為火焰前鋒火焰前鋒?；鹧媲颁h從火焰中心開?；鹧媲颁h從火焰中心開始層層向四周未燃混合氣傳播，直到掃過整個(gè)燃燒室。始層層向四周未燃混合氣傳播，直到掃過整個(gè)燃燒室。T 未燃混合氣密度未燃混合氣密度AT 火焰前鋒面積火焰前鋒面積UT 火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?單位時(shí)間內(nèi)火焰前鋒面相對(duì)未燃混合氣向前推進(jìn)的距離，用UT表示，單位為m/s。燃燒速度燃燒速度Um 單位時(shí)間內(nèi)燃燒的混合氣

9、的質(zhì)量，用Um表示，單位為kg/s。TTTdmU AdtTTTdmUAdt控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角的位置。控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角的位置?，F(xiàn)代汽油機(jī)，轉(zhuǎn)速高，燃燒時(shí)間短，需要足夠現(xiàn)代汽油機(jī)，轉(zhuǎn)速高，燃燒時(shí)間短，需要足夠 快的燃燒速度，并?？斓娜紵俣?，并希望其合理變化。望其合理變化。2、燃燒速度、燃燒速度影響燃燒速度的因素影響燃燒速度的因素是決定急燃期長短的主要因素。影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩赜绊懟鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩兀喝紵覂?nèi)氣體的紊流強(qiáng) 度混合氣成分=0.850.95（功率混合氣）c.混合氣初始溫度 TTTdmU AdtTTTdmUAdt 火

10、焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣萓T紊流強(qiáng)度增大，火焰速度增加。紊流強(qiáng)度增大，火焰速度增加。混合氣成分混合氣成分=0.850.95時(shí)，火焰速度時(shí)，火焰速度最大，燃燒速度最快，功率最大，燃燒速度最快，功率也最大也最大（功率混合氣）（功率混合氣）=1.031.1時(shí)，火焰速度降時(shí)，火焰速度降低不多，氧氣足夠，燃燒完低不多，氧氣足夠，燃燒完全全，（經(jīng)濟(jì)混合氣），（經(jīng)濟(jì)混合氣） 繼續(xù)增大，火焰速度下降，燃燒過程加長，熱效率和功率均降低。 1.31.4時(shí)，過稀，火焰難以傳播，汽油機(jī)不能工作（火焰?zhèn)鞑ハ孪蓿?正常時(shí)的最大壓力，但壓力下降很快；局部溫度很高(4000）。3、爆燃示功圖、爆燃示功圖 正常燃燒的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

11、為5080m/s，無壓力波。4、危害、危害1）機(jī)件過載機(jī)件過載（沖擊波使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸等機(jī)件的機(jī)械負(fù)荷增加）2）機(jī)件燒損機(jī)件燒損（強(qiáng)烈爆燃時(shí)的沖擊波會(huì)破壞氣體附面層，使機(jī)件直接與高溫燃?xì)饨佑|。而嚴(yán)重爆燃時(shí)，局部燃?xì)鉁囟瓤筛哌_(dá)4000以上，這樣會(huì)使活塞頭部和氣門等機(jī)件燒損。同時(shí)熱量傳給冷卻水引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。） 汽油機(jī)燃燒終了時(shí)的溫度可達(dá)到20002500, 而活塞頂、燃燒室壁及缸壁的溫度僅為200300，除了冷卻水的作用外，能夠維持如此低溫度的原因，還包括在這些壁面上形成了氣體的附面層，它起到隔熱的作用。5）排氣冒黑煙，補(bǔ)燃增加，排氣溫度增加）排氣冒黑煙，補(bǔ)燃增加，排氣溫度增加 爆

12、燃時(shí)局部高溫引起熱分解現(xiàn)象嚴(yán)重，使燃燒產(chǎn)物分解為CH、H2、O2、NO及游離碳的現(xiàn)象增多，排氣冒煙嚴(yán)重。CH、H2、O2等在膨脹過程中重新燃燒又使補(bǔ)燃增加，排氣溫度增高。 爆燃產(chǎn)生的炭粒形成積炭，破壞活塞環(huán)、火花塞、氣門等零件的正常工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性下降。 6）輕微爆燃有利）輕微爆燃有利（接近等容燃燒，熱效率提高。）130DmmT終9有有燃料因素、使用因素、結(jié)構(gòu)因素燃料因素、使用因素、結(jié)構(gòu)因素等等。5、爆燃的影響因素、爆燃的影響因素1）燃料因素）燃料因素辛烷值越高，抗爆性越好。辛烷值越高，抗爆性越好。2）2）T終2）轉(zhuǎn)速的影響：轉(zhuǎn)速的影響：cT終負(fù)荷的影響：負(fù)荷的影響：負(fù)荷負(fù)荷（轉(zhuǎn)速一定而（

13、轉(zhuǎn)速一定而節(jié)氣門關(guān)小）節(jié)氣門關(guān)?。堄鄰U氣系數(shù)增殘余廢氣系數(shù)增大，氣缸壁相對(duì)大，氣缸壁相對(duì)傳熱損失增加。傳熱損失增加。2） 2）燃燒室沉積物的影響燃燒室沉積物的影響:在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，燃燒室內(nèi)壁產(chǎn)生一層沉積物，通常稱之為積碳。由在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，燃燒室內(nèi)壁產(chǎn)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：于燃燒室中形成沉積物，造成如下現(xiàn)象：T終結(jié)構(gòu)因素3）3）3）鋁合金鋁合金比鑄鐵導(dǎo)熱性好，氣缸蓋和活塞采用鋁合金材料，可使比鑄鐵導(dǎo)熱性好，氣缸蓋和活塞采用鋁合金材料，可使燃燒室表面溫度降低，熱負(fù)荷明顯減小，減小了爆燃傾向。燃燒室表面溫度降低，熱負(fù)荷明顯減小，減小了爆燃傾向

14、。（二）表面點(diǎn)火（二）表面點(diǎn)火1、現(xiàn)象、現(xiàn)象因燃燒室內(nèi)的一些熾熱表面的高溫引燃可燃混合氣而產(chǎn)生的燃燒。早燃：熾熱表面溫度較高，在點(diǎn)火前，點(diǎn)燃混合氣。由于點(diǎn)火區(qū)域較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤變?nèi)壓力和壓力升高率較大，發(fā)動(dòng)機(jī)容易過熱。后火：點(diǎn)火后，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，熾熱表面在火焰達(dá)到前點(diǎn)燃混合氣，其火焰以正常速度想未燃?xì)怏w推進(jìn)。（斷火后發(fā)動(dòng)機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)）。2、危害、危害早燃 使燃燒室p、Ti壓力升高率、最大壓力爆燃噪聲 聲音沉悶壓縮負(fù)功、功率、活塞等零件過熱3、影響因素、影響因素、 ps 、Ts、 n、0.850.95、 濕度、清除積碳、 點(diǎn)火能量表面點(diǎn)火爆燃與表面點(diǎn)火的主要區(qū)別與聯(lián)系爆燃與表面點(diǎn)火的主要區(qū)別

15、與聯(lián)系區(qū)別：區(qū)別：爆燃終燃混合氣的自燃自燃；點(diǎn)火后點(diǎn)火后產(chǎn)生；有有壓力沖擊波；敲擊聲較清脆清脆。表面點(diǎn)火熾熱物點(diǎn)燃點(diǎn)燃混合氣；點(diǎn)火前后點(diǎn)火前后均可產(chǎn)生；無無壓力沖擊波；敲擊聲較沉悶沉悶。聯(lián)系：聯(lián)系：爆燃促成熾熱點(diǎn)形成，導(dǎo)致表面點(diǎn)火。早燃時(shí)壓力升高率、最大壓力，促使爆燃發(fā)生。三、使用因素對(duì)燃燒過程的影響三、使用因素對(duì)燃燒過程的影響1、混合氣濃度、混合氣濃度 對(duì)對(duì)i的影響的影響=0.850.95時(shí)， i最短。易爆燃。因此，為減輕爆燃， （或）0.850.95。但由此使i。對(duì)對(duì)UT的影響的影響=0.850.95（功率混合比） UT達(dá)最大，pz、Tz、壓力升高率、功率均達(dá)最大；但爆燃傾向加大。=1.0

16、31.10（經(jīng)濟(jì)混合比） 燃燒完全，油耗最低，熱效率最高。燃料調(diào)整特性（混合氣質(zhì)量調(diào)整特性）燃料調(diào)整特性（混合氣質(zhì)量調(diào)整特性）在一定節(jié)氣門開度和一定轉(zhuǎn)速下，發(fā)在一定節(jié)氣門開度和一定轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)功率動(dòng)機(jī)功率P Pe和燃油消耗率和燃油消耗率b be隨燃油隨燃油消耗量消耗量B B（或過量空氣系數(shù)（或過量空氣系數(shù)）而）而變化的關(guān)系，稱為燃料調(diào)整特性變化的關(guān)系，稱為燃料調(diào)整特性（或混合氣質(zhì)量調(diào)整特性）。（或混合氣質(zhì)量調(diào)整特性）。見教材見教材P77P77在節(jié)氣門全開時(shí)的調(diào)整特性曲線上，最大功率對(duì)應(yīng)的混合比叫做功率混合比，燃油消耗率最低時(shí)對(duì)應(yīng)的混合比叫做經(jīng)濟(jì)混合比。2、點(diǎn)火提前角、點(diǎn)火提前角對(duì)燃燒過程的影

17、響對(duì)燃燒過程的影響 太大太大dp/d、 pmax 機(jī)械負(fù)荷、壓縮負(fù)功、有效功率 太大太大Tmax、pmax 爆燃 太小太小Tmax 、pmaxi補(bǔ)燃、膨脹功、熱效率 太小太小散熱損失、Tr 點(diǎn)火提前角對(duì)汽油機(jī)示功圖的影響對(duì)于每一工況，都存在一最佳對(duì)于每一工況，都存在一最佳，使功率最大、油耗最低。，使功率最大、油耗最低。最佳點(diǎn)火提前角由點(diǎn)火提前角調(diào)整特性得到。最佳點(diǎn)火提前角由點(diǎn)火提前角調(diào)整特性得到。點(diǎn)火提前角為最佳值時(shí)，壓力升高率不是過高，最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后合適的角度內(nèi)，示功圖面積最大，完成的循環(huán)功最多，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性最好。點(diǎn)火提前角調(diào)整特性點(diǎn)火提前角調(diào)整特性保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速及混

18、保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速及混合氣濃度一定時(shí)，功率和合氣濃度一定時(shí)，功率和燃油消耗率隨點(diǎn)火提前角燃油消耗率隨點(diǎn)火提前角而變化的關(guān)系，稱為點(diǎn)火而變化的關(guān)系，稱為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性。提前角調(diào)整特性。點(diǎn)火特性是設(shè)計(jì)點(diǎn)火自點(diǎn)火特性是設(shè)計(jì)點(diǎn)火自動(dòng)提前動(dòng)提前裝裝置的依據(jù)。置的依據(jù)。3、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n紊流強(qiáng)度、UT；散熱、Tcii = 6ni （以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的著火延遲期增加） ni措施：汽油機(jī)裝有離心提前調(diào)節(jié)裝置，使得在轉(zhuǎn)速增加時(shí)，自動(dòng)增大點(diǎn)火提前角，以保證燃燒過程在上止點(diǎn)附近完成。 nUT爆燃用提高轉(zhuǎn)速的方法可以減輕爆燃。4、負(fù)荷、負(fù)荷負(fù)荷（，T壁）i，燃燒速度變慢措施：真空式分電器（靠真空提前點(diǎn)火裝置來調(diào)節(jié)）負(fù)

19、荷 新鮮充量 燃燒最高壓力和溫度爆燃用減小負(fù)荷的方法可以減輕爆燃。5、大氣狀況、大氣狀況 00T耗油率 、功率 、爆燃 、氣阻，動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性爆燃TicUppp,000 冷卻水溫度冷卻水溫度 冷卻水溫度應(yīng)控制在8090（進(jìn)口車90100）范圍內(nèi)。水溫過高、過低均影響混合氣的燃燒和發(fā)動(dòng)機(jī)的正常使用， 冷卻水溫過高時(shí)，會(huì)使燃燒室壁及缸壁過熱爆燃及表面點(diǎn)火傾向增加。同時(shí)進(jìn)入氣缸的混合氣溫度升高，密度下降，充量減小，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降。 冷卻水溫過低時(shí)，傳給冷卻水熱量增多，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率降低，功率下降，耗油率增加；潤滑油粘度增大，流動(dòng)性差，潤滑效果變差，摩擦損失及機(jī)件磨損加??；容易使燃?xì)庵械乃岣?/p>

20、和水蒸氣結(jié)合成酸類物質(zhì)，使氣缸腐蝕磨損增加；燃燒不良易形成積炭；不完全燃燒現(xiàn)象嚴(yán)重，使排污增多。 6、其他因素、其他因素 燃燒室積炭燃燒室積炭 積炭不易傳熱，溫度較高，在進(jìn)氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣，使溫度升高很快；積炭本身占有體積，減小了燃燒室體積，因而提高了壓縮比，這些都促使爆燃傾向增加。積炭表面溫度很高，形成熾熱表面或熾熱點(diǎn)，易引起表面點(diǎn)火。 壓縮比壓縮比 提高壓縮比，可提高壓縮行程終了混合氣的溫度和壓力，加快火焰?zhèn)鞑ニ俣龋x擇合適的點(diǎn)火提前角，可使燃燒在更小的容積下進(jìn)行，使燃燒終了的溫度、壓力高。且燃?xì)馀蛎洺浞?，熱效率提高，發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩大，有效油率降低。 提高壓縮比，會(huì)增加未燃混

21、合氣自燃的傾向，容易產(chǎn)生爆燃。氣缸直徑氣缸直徑 氣缸直徑增大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，所以沒有很大缸徑的汽油機(jī)。氣缸蓋和活塞材料氣缸蓋和活塞材料 鋁合金比鑄鐵導(dǎo)熱性好，氣缸蓋和活塞采用鋁合金材料，可使燃燒室表面溫度降低，熱負(fù)荷明顯減小，減小了爆燃傾向。 第二節(jié)第二節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成一、汽油機(jī)混合氣的形成方式一、汽油機(jī)混合氣的形成方式 一般汽油機(jī)是在氣缸的進(jìn)氣管內(nèi)，利用噴嘴或化油器使空氣和燃一般汽油機(jī)是在氣缸的進(jìn)氣管內(nèi)，利用噴嘴或化油器使空氣和燃油混合，進(jìn)入氣缸后，到壓縮行程終了時(shí)已大致形成均質(zhì)混合氣，并油混合，進(jìn)入氣缸后，到壓縮行程終了時(shí)已大致形成均質(zhì)混合氣，并以

22、電火花點(diǎn)火燃燒。以電火花點(diǎn)火燃燒。1 1、化油器式混合氣的形成、化油器式混合氣的形成 化油器串接在空氣濾清器和進(jìn)氣管之間。當(dāng)進(jìn)氣過程進(jìn)行時(shí)，空氣流過化油器喉管，氣流被加速，在喉口處產(chǎn)生真空度（負(fù)壓）。燃油在喉管與浮子室油面壓差作用下經(jīng)主量孔從噴管噴出。噴出的燃油經(jīng)霧化、吸熱、蒸發(fā)，逐漸與空氣混合形成均勻的可燃混合氣?；推魇桨l(fā)動(dòng)機(jī)的不足之處: 部分負(fù)荷時(shí)節(jié)流損失大部分負(fù)荷時(shí)節(jié)流損失大 不可能在各種工況下均提供最佳混合比不可能在各種工況下均提供最佳混合比 對(duì)大氣條件和環(huán)境適應(yīng)性差對(duì)大氣條件和環(huán)境適應(yīng)性差 僅提供均質(zhì)混合氣僅提供均質(zhì)混合氣 各缸混合氣分配不均勻各缸混合氣分配不均勻 2 2、汽油噴射

23、式混合氣的形成、汽油噴射式混合氣的形成 汽油噴射方式形成混合氣時(shí)，是以直接或間接的方法測(cè)量汽油吸入的空氣量，再根據(jù)空氣量及該工況所混合氣成分確定燃油量，經(jīng)噴油器將一定壓力和數(shù)量的汽油噴入進(jìn)氣道或進(jìn)氣管，也有少數(shù)機(jī)型向氣缸內(nèi)直接噴射。二、兩種方式的比較二、兩種方式的比較與化油器式汽油機(jī)相比，汽油噴射式汽油機(jī)具有的特點(diǎn)：1、具有較高的平均有效壓力。 無喉管，阻力小；不需加熱蒸發(fā)，充氣效率高。2、具有較高的熱效率。 壓縮溫度低，可提高壓縮比；易于實(shí)現(xiàn)分層燃燒。3、減少排氣污染和節(jié)省燃油。 多點(diǎn)噴射能保證各氣缸混合氣的分配比較均勻。分層燃燒混合氣較稀。4、無氣阻問題，有良好的霧化特性。 采用正壓力輸送

24、和噴射燃油，無氣阻，霧化好，有利于提高經(jīng)濟(jì)性和起動(dòng)性。5、能實(shí)現(xiàn)供油的高精度控制和調(diào)節(jié)，改善加速減速等性能。 由于用ECU控制，瞬態(tài)響應(yīng)性好。6、混合氣成分與三效催化轉(zhuǎn)換器配合，能有效降低排氣中的有害氣體。7、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修技術(shù)要求高。燃燒室設(shè)計(jì)原則燃燒室設(shè)計(jì)原則汽油機(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放特性汽油機(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放特性有很大影響，為此，燃燒室的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。有很大影響，為此，燃燒室的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。一、應(yīng)具有良好的抗爆性一、應(yīng)具有良好的抗爆性 第三節(jié)第三節(jié) 燃燒室燃燒室使燃燒室結(jié)構(gòu)盡量緊湊使燃燒室結(jié)構(gòu)盡量緊湊

25、用A/V（面容比）和S（火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x）衡量緊湊性。 A/V和S越小越緊湊。S終燃?xì)馊紵目毂純A向A/V熱損失t燃燒室內(nèi)混合氣要有適當(dāng)?shù)臏u流運(yùn)動(dòng)燃燒室內(nèi)混合氣要有適當(dāng)?shù)臏u流運(yùn)動(dòng)目的：UT、火焰?zhèn)鞑ニ俣缺純A向、經(jīng)濟(jì)性措施：進(jìn)氣渦流、擠氣渦流降低末端可燃?xì)獾臏囟冉档湍┒丝扇細(xì)獾臏囟饶康模罕純A向措施：適當(dāng)冷卻末端可燃?xì)馊紵业娜莘e分布情況反映了混合氣體的分布情況。與火花塞位置相配合，決定了燃燒的放熱規(guī)律、壓力上升速度及工作穩(wěn)定性等，用不同形狀的燃燒室試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。 放熱規(guī)律放熱規(guī)律:燃油燃燒時(shí)的放熱率隨曲軸燃油燃燒時(shí)的放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律。轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律。 適宜的放熱規(guī)律能夠使燃油

26、釋放的熱量適宜的放熱規(guī)律能夠使燃油釋放的熱量充分利用充分利用,發(fā)動(dòng)機(jī)工作柔和，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作柔和，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 燃燒初期壓力升高率小，工作柔和；燃燒初期壓力升高率小，工作柔和； 燃燒中期急劇放熱，循環(huán)功大；燃燒中期急劇放熱，循環(huán)功大； 燃燒后期補(bǔ)燃少，燃燒后期補(bǔ)燃少，i二、容積分布要合理二、容積分布要合理 -要有適宜的放熱規(guī)律要有適宜的放熱規(guī)律三、火花塞位置適當(dāng)三、火花塞位置適當(dāng)火花塞的位置關(guān)系到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度的變化率 在安排火花塞位置時(shí)應(yīng)考慮： a）應(yīng)使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，布置在燃燒室中央。b）末端氣體受熱減少，布置在排氣門附近。c）減少各循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)，保證暖機(jī)和低速穩(wěn)定性好，

27、如火花塞布置在進(jìn)、排氣門之間，便于利用新鮮混合氣掃除火花塞周圍的殘余廢氣，使混合氣易于點(diǎn)燃，同時(shí)應(yīng)控制氣流的強(qiáng)度，避免吹散火花。d）確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，火花塞的位置應(yīng)能使從火花塞傳播開的火焰面逐漸擴(kuò)大。四、四、 具有高的具有高的充氣效率充氣效率燃燒室的結(jié)構(gòu)要有利于合理安排進(jìn)、排氣門頭部直徑和進(jìn)氣道的形狀v、進(jìn)、排氣阻力、耗功燃燒室結(jié)構(gòu)舉例燃燒室結(jié)構(gòu)舉例1、浴盆型燃燒室、浴盆型燃燒室1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：浴盆形狀，深度淺、長度大，A/V大。火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，燃燒速度慢。具有擠氣面積，但擠流效果差?；鸹ㄈ贾迷谥虚g偏排氣門位置。2）性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：p/ 、工作柔和；動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性；HC、NO 。2

28、、楔形燃燒室、楔形燃燒室1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室較緊湊，S較短；有一定（30%）擠氣面積；末端混合氣冷卻，抗爆性強(qiáng)，；氣門斜置，進(jìn)、排氣道轉(zhuǎn)彎少，流動(dòng)阻力小，充氣效率高；燃燒室主要空間在火花塞周圍，燃燒速度高。2）性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，但噪聲、工作較粗暴、排放性3、半球形燃燒室、半球形燃燒室1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，A/V，S、燃燒速度；氣門斜置，d;進(jìn)、排氣道轉(zhuǎn)彎少，流動(dòng)阻力小，充氣效率高。沒有擠氣面，紊流弱。2）性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性；HC；高速性好；工作粗暴；低速大負(fù)荷易爆燃；低速低負(fù)荷穩(wěn)定性。4、碗形燃燒室、碗形燃燒室 例：里卡多HRCC燃燒室

29、（高壓縮比緊湊型燃燒室）1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室深度，長度（緊湊性） ； S ； 擠氣面積（紊流強(qiáng)度），燃燒速度；d進(jìn)，v； 、 （組織稀燃） 。2）性能特點(diǎn)：爆燃；經(jīng)濟(jì)性；HC和NO排放。5、分層燃燒系統(tǒng)、分層燃燒系統(tǒng)分層燃燒概念的提出普通汽油機(jī)采用的勻質(zhì)混合氣的可燃界限為可燃界限為=0.61.2=0.61.2（A/F=918)A/F=918)。由于混合氣較濃，帶來的易爆燃、經(jīng)濟(jì)性差和排污大等固有缺點(diǎn)普通汽油機(jī)難以克服?？紤]到著火后火焰火焰可以在A/F=60A/F=60之內(nèi)的稀混合氣中傳傳播播，利用此特點(diǎn)研究分層燃燒系統(tǒng)。目的是解決普通汽油機(jī)不能傳播與燃燒稀混合氣的問題。分層燃燒系統(tǒng)能使進(jìn)入氣缸

30、的混合氣分層：在火花塞周圍是易于點(diǎn)燃的濃混合氣，以保證可靠點(diǎn)火；而在燃燒室的大部分地區(qū)混合氣依次減稀。這樣總的混合氣濃度變稀。分層燃燒的目的提高經(jīng)濟(jì)性，降低有害氣體排放。分層燃燒系統(tǒng)方案汽油噴射統(tǒng)一式燃燒室；汽油噴射具有副室的燃燒室；化油器供油統(tǒng)一式燃燒室；化油器供油具有副室的燃燒室。典型燃燒室結(jié)構(gòu)舉例1)德士古公司TCCS燃燒系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：屬汽油噴射統(tǒng)一式燃燒室。燃燒室呈直口深坑形（碗型），用螺旋氣道產(chǎn)生進(jìn)氣渦流、擠氣面積產(chǎn)生擠流?；旌?、燃燒速度。點(diǎn)火后噴入的燃油與旋轉(zhuǎn)氣流形成的混合氣，其空燃比沿氣流方向逐漸增大，遇到火焰立即燃燒。 性能特點(diǎn)：A、空氣充足（總空燃比可達(dá)100）燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性好，排放低；B、同時(shí)用噴油系統(tǒng)和火花塞，點(diǎn)火可靠，對(duì)燃料要求低可用較高和多種燃料；C、低負(fù)荷時(shí)有可能混合氣過稀HC。2)本田CV