發(fā)動(dòng)機(jī)原理-§3汽油機(jī)燃燒

1、2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理 第三章 汽油機(jī)混合氣形成和燃燒 3-1 3-1 汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程 一、汽油機(jī)正常燃燒一、汽油機(jī)正常燃燒 二、汽油機(jī)不正常燃燒二、汽油機(jī)不正常燃燒 3-2 3-2 汽油機(jī)燃燒室汽油機(jī)燃燒室 一、燃燒室設(shè)計(jì)的基本原則一、燃燒室設(shè)計(jì)的基本原則 二、典型燃燒室二、典型燃燒室3第三章第三章 汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3-13-1汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程 由于燃料性質(zhì)、混合氣形成方式和著火方式的不同，汽由于燃料性質(zhì)、混合氣形成方式和著火方式的不同，汽油機(jī)的燃燒過程與柴油機(jī)的燃燒過程有較大的區(qū)別：油機(jī)的燃燒過程與柴油機(jī)的燃燒過程有較大的區(qū)別： 汽油機(jī)

2、燃燒過程屬于預(yù)混合燃燒，具有定容燃燒的性汽油機(jī)燃燒過程屬于預(yù)混合燃燒，具有定容燃燒的性質(zhì)。燃燒持續(xù)時(shí)間較短（約質(zhì)。燃燒持續(xù)時(shí)間較短（約25254040CACA，柴：，柴：50507070CACA）。）。 由于爆燃的限制，壓縮比不能過高。導(dǎo)致燃燒過程熱由于爆燃的限制，壓縮比不能過高。導(dǎo)致燃燒過程熱效率低，排氣溫度高。（膨脹不充分）效率低，排氣溫度高。（膨脹不充分） 由于接近定容燃燒，因此，燃燒最高溫度較高；同時(shí)，由于接近定容燃燒，因此，燃燒最高溫度較高；同時(shí)，由于過量空氣系數(shù)較小，不完全燃燒現(xiàn)象容易出現(xiàn)，排氣污由于過量空氣系數(shù)較小，不完全燃燒現(xiàn)象容易出現(xiàn)，排氣污染比染比柴油機(jī)嚴(yán)重。柴油機(jī)嚴(yán)重。4

3、 圖圖3-13-1汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程 滯燃期滯燃期 急燃期急燃期 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 1 1開始點(diǎn)火開始點(diǎn)火 2 2形成火焰中心形成火焰中心 3 3最高壓力點(diǎn)最高壓力點(diǎn) 一、一、 汽油機(jī)正常燃燒汽油機(jī)正常燃燒 當(dāng)汽油機(jī)壓縮行程接近終了時(shí)，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混當(dāng)汽油機(jī)壓縮行程接近終了時(shí)，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混合氣，形成火焰中心，火焰按一定速度連續(xù)傳播到整個(gè)燃燒合氣，形成火焰中心，火焰按一定速度連續(xù)傳播到整個(gè)燃燒室的空間，這種燃燒現(xiàn)室的空間，這種燃燒現(xiàn)象稱為汽油機(jī)正常燃燒。象稱為汽油機(jī)正常燃燒。 在此期間，火焰前在此期間，火焰前鋒面向前推進(jìn)，使未燃鋒面向前推進(jìn)，使未燃混合氣受到壓縮和熱輻混合

4、氣受到壓縮和熱輻射，壓力、溫度急劇上射，壓力、溫度急劇上升。升。按其壓力變化的特按其壓力變化的特征，將燃燒過程人為的征，將燃燒過程人為的分為三個(gè)階段，即滯燃分為三個(gè)階段，即滯燃期、急燃期和補(bǔ)燃期。期、急燃期和補(bǔ)燃期。5 燃燒過程分析燃燒過程分析 1 1、滯燃期（著火延遲期或著火落后期）、滯燃期（著火延遲期或著火落后期） 從火花塞點(diǎn)火到火焰核心形成的階段。從火花塞點(diǎn)火到火焰核心形成的階段。即從火花塞點(diǎn)火即從火花塞點(diǎn)火( (點(diǎn)點(diǎn)1)1)至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)( (點(diǎn)點(diǎn)2)2)的時(shí)的時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角。間或曲軸轉(zhuǎn)角。 火花塞點(diǎn)火，加速電極周圍的預(yù)混合

5、氣熱反應(yīng)速度，溫火花塞點(diǎn)火，加速電極周圍的預(yù)混合氣熱反應(yīng)速度，溫度、壓力升高而著火，形成火焰中心。度、壓力升高而著火，形成火焰中心。 特點(diǎn)特點(diǎn) 壓力、溫度按壓縮規(guī)律變化。壓力、溫度按壓縮規(guī)律變化。 對(duì)性能的影響對(duì)性能的影響 汽油機(jī)燃燒滯燃期對(duì)性能的影響不如柴油機(jī)大，主要影汽油機(jī)燃燒滯燃期對(duì)性能的影響不如柴油機(jī)大，主要影響示功圖的位置。響示功圖的位置。（應(yīng)力求縮短滯燃期，控制著火時(shí)間）（應(yīng)力求縮短滯燃期，控制著火時(shí)間）6 2 2、明顯燃燒期（急燃期）、明顯燃燒期（急燃期） 指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇上升（點(diǎn)指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇上升（點(diǎn)2 2）到缸內(nèi)壓）到缸內(nèi)壓力達(dá)到最高點(diǎn)力達(dá)到最高

6、點(diǎn)( (點(diǎn)點(diǎn)3)3)。 這期間經(jīng)歷了火焰核心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€(gè)燃燒室。這期間經(jīng)歷了火焰核心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€(gè)燃燒室。 特點(diǎn)特點(diǎn) 是汽油機(jī)燃燒過程的主要階段。是汽油機(jī)燃燒過程的主要階段。燃燒掉絕大部分的可燃燒掉絕大部分的可燃混合氣（燃混合氣（80809090 ）; ; 燃燒速度（火焰?zhèn)鞑ニ俣龋┛欤ㄈ紵俣龋ɑ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋┛欤?05080m/s80m/s）; ; 缸內(nèi)溫度、壓力急劇上升，出現(xiàn)缸內(nèi)溫度、壓力急劇上升，出現(xiàn) 、 ，缸內(nèi)最，缸內(nèi)最高壓力可達(dá)高壓力可達(dá)3 35 5MPaMPa 。 對(duì)性能的影響對(duì)性能的影響 最高壓力最高壓力 到達(dá)的時(shí)刻（到達(dá)的時(shí)刻（點(diǎn)點(diǎn)3 3 ）對(duì)汽油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)）對(duì)汽油

7、機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作性、工作粗暴等有重大影響。粗暴等有重大影響。Tmaxpmaxpmax7 3 3點(diǎn)位置：點(diǎn)位置： 3 3點(diǎn)的出現(xiàn)的時(shí)刻非常重要。點(diǎn)的出現(xiàn)的時(shí)刻非常重要。 太早：壓縮功太早：壓縮功 ，膨脹功，膨脹功 ，動(dòng)力性，動(dòng)力性 ，經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 、 、 ，機(jī)械負(fù)荷，機(jī)械負(fù)荷 熱負(fù)荷熱負(fù)荷 。 （壓力升高率代表發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴程度）壓力升高率代表發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴程度） 太遲：熱量利用率太遲：熱量利用率 。（。（加熱時(shí)刻遠(yuǎn)離上止點(diǎn)加熱時(shí)刻遠(yuǎn)離上止點(diǎn)） 還易造成排氣管還易造成排氣管“放炮放炮”，進(jìn)氣管，進(jìn)氣管“回火回火”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 一般一般 出現(xiàn)在上止點(diǎn)后出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12121515CA, C

8、A, MPa/degCAMPa/degCA 為宜為宜?？赏ㄟ^調(diào)整最佳點(diǎn)火提前角實(shí)現(xiàn)。可通過調(diào)整最佳點(diǎn)火提前角實(shí)現(xiàn)。ttpmaxTmaxppmax25. 0175. 0p8 3 3、補(bǔ)燃期、補(bǔ)燃期 從最高燃燒壓力點(diǎn)從最高燃燒壓力點(diǎn)3 3到燃燒結(jié)束稱為補(bǔ)燃期。到燃燒結(jié)束稱為補(bǔ)燃期。 特點(diǎn)特點(diǎn) 燃燒火焰前鋒面過后未燃燒的可燃混合氣，以及燃燃燒火焰前鋒面過后未燃燒的可燃混合氣，以及燃 燒室邊緣和縫隙中的未燃燒的可燃混合氣。燒室邊緣和縫隙中的未燃燒的可燃混合氣。 補(bǔ)燃期的燃燒與柴油機(jī)有所區(qū)別補(bǔ)燃期的燃燒與柴油機(jī)有所區(qū)別。（汽油機(jī)不象柴。（汽油機(jī)不象柴 油機(jī)隨噴隨燃，燃料在油機(jī)隨噴隨燃，燃料在 以后還有噴

9、入，補(bǔ)燃情以后還有噴入，補(bǔ)燃情 況要小得多。）況要小得多。） 對(duì)性能的影響對(duì)性能的影響 補(bǔ)燃期燃燒放出的熱量不能有效轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ古艢鉁囟妊a(bǔ)燃期燃燒放出的熱量不能有效轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，使排氣溫度升高，熱效率下降。（升高，熱效率下降。（活塞下行，壓力降低活塞下行，壓力降低?要求：盡量縮短補(bǔ)燃期。要求：盡量縮短補(bǔ)燃期。pmax9二、汽油機(jī)不正常燃燒二、汽油機(jī)不正常燃燒 v 1.1.爆燃爆燃 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 爆燃時(shí)，缸內(nèi)出現(xiàn)特爆燃時(shí)，缸內(nèi)出現(xiàn)特別高的壓力和壓力升高率別高的壓力和壓力升高率 3 3 MPaMPa/ /CA CA 并出現(xiàn)高頻激振波并出現(xiàn)高頻激振波( (鋸齒鋸齒波波) )，敲擊氣缸和燃燒室，敲擊氣缸

10、和燃燒室 正常燃燒正常燃燒 爆燃爆燃壁面，壁面，除發(fā)生金屬敲擊聲除發(fā)生金屬敲擊聲 圖圖3-2 3-2 汽油機(jī)正常燃燒與爆燃的比較汽油機(jī)正常燃燒與爆燃的比較外，還會(huì)破壞缸壁上潤滑油膜，加劇運(yùn)動(dòng)件的磨損。經(jīng)常敲外，還會(huì)破壞缸壁上潤滑油膜，加劇運(yùn)動(dòng)件的磨損。經(jīng)常敲缸的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度增加，冷卻水過熱，潤滑油老化加劇。缸的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度增加，冷卻水過熱，潤滑油老化加劇。 maxddp10v 產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理 火花塞點(diǎn)火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正?；鸹ㄈc(diǎn)火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正常傳播速度（傳播速度（30307070m ms s）向周圍傳播，缸內(nèi)壓力和溫向周圍傳播，缸內(nèi)壓力和溫度急劇升高，末端

11、混合氣在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前度急劇升高，末端混合氣在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的結(jié)果產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的結(jié)果。v 末端可燃混合氣由于壓縮、加熱（傳熱、熱輻射）末端可燃混合氣由于壓縮、加熱（傳熱、熱輻射）的作用，加速了先期物、化反應(yīng)，形成一個(gè)或幾個(gè)新的作用，加速了先期物、化反應(yīng)，形成一個(gè)或幾個(gè)新的火焰中心，并以很快的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒔K燃混合氣的火焰中心，并以很快的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒔K燃混合氣燃燒完畢。燃燒完畢。 11 特點(diǎn)特點(diǎn) 火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?。火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?。輕微爆燃時(shí)輕微爆燃時(shí)100100300m/s,300m/s,強(qiáng)烈爆強(qiáng)烈爆 燃時(shí)可達(dá)燃時(shí)可達(dá)8008001000m/s1000m/s或以上或以

12、上; ; 燃燒最高溫度、壓力高。燃燒最高溫度、壓力高。燃?xì)馊細(xì)?40004000k; k; 局部最局部最 高壓力可達(dá)高壓力可達(dá)1010MPa;MPa; 3MPa/3MPa/CACA； 產(chǎn)生高頻壓力沖擊波。產(chǎn)生高頻壓力沖擊波。會(huì)發(fā)出金屬敲擊聲，也會(huì)破壞會(huì)發(fā)出金屬敲擊聲，也會(huì)破壞 層流氣膜和缸壁油膜，使傳熱損失層流氣膜和缸壁油膜，使傳熱損失 ，磨損，磨損 ，水溫，水溫 油溫油溫 ； 動(dòng)力性動(dòng)力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 ； 高溫分解現(xiàn)象嚴(yán)重，碳煙高溫分解現(xiàn)象嚴(yán)重，碳煙 ，CH , , CO , , 。TmaxddpxNO12v 影響爆燃的因素影響爆燃的因素v 燃料性質(zhì)燃料性質(zhì) 辛烷值高的燃料，抗爆燃能力

13、強(qiáng)。辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強(qiáng)。v 末端混合氣的壓力和溫度末端混合氣的壓力和溫度 末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。 例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆 燃易發(fā)生。提高冷卻強(qiáng)度，爆燃傾向減小。燃易發(fā)生。提高冷卻強(qiáng)度，爆燃傾向減小。 汽油機(jī)壓縮比的提高受到爆燃的限制。汽油機(jī)壓縮比的提高受到爆燃的限制。v 火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間 縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間，有利于避縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間，有利于避 免爆燃。免爆燃。 提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

14、（增加氣流運(yùn)動(dòng)的紊流度）提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋ㄔ黾託饬鬟\(yùn)動(dòng)的紊流度） 縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x（燃燒室結(jié)構(gòu)、火花塞位置等）縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x（燃燒室結(jié)構(gòu)、火花塞位置等） 13v 2 2、表面點(diǎn)火、表面點(diǎn)火v 凡是不靠電火花點(diǎn)火而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面凡是不靠電火花點(diǎn)火而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面( (如排氣門如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等) )點(diǎn)燃混合氣點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點(diǎn)火。的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點(diǎn)火。v 根據(jù)被熾熱表面點(diǎn)燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁欠褚哉Ｋ俣雀鶕?jù)被熾熱表面點(diǎn)燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁欠褚哉Ｋ俣?傳播，表面點(diǎn)火可分為正常性表面（非爆燃性表面點(diǎn)火）傳

15、播，表面點(diǎn)火可分為正常性表面（非爆燃性表面點(diǎn)火） 和爆燃性表面點(diǎn)火。和爆燃性表面點(diǎn)火。 非爆燃性表面點(diǎn)火：火焰?zhèn)鞑ニ俣日７潜夹员砻纥c(diǎn)火：火焰?zhèn)鞑ニ俣日?早火（早燃）：發(fā)生在正?；鹧嫘纬芍?。早火（早燃）：發(fā)生在正常火焰形成之前。 使：使： ，壓縮消耗功壓縮消耗功 ，工作粗暴，動(dòng)力性工作粗暴，動(dòng)力性 。 后火：發(fā)生在正?；鹧嫘纬芍?。后火：發(fā)生在正常火焰形成之后。 對(duì)汽油機(jī)性能影響不大。對(duì)汽油機(jī)性能影響不大。 爆燃性表面點(diǎn)火（激爆）：可以是多點(diǎn)點(diǎn)燃爆燃性表面點(diǎn)火（激爆）：可以是多點(diǎn)點(diǎn)燃 混合氣劇烈燃燒，混合氣劇烈燃燒， ， 。ddpddpmaxp14v 防止表面點(diǎn)火的措施 減少或消除燃燒室

16、積炭 使用含膠質(zhì)少的燃料、潤滑油； 燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光整等。 提高點(diǎn)火能量 降低壓縮比15v 三、運(yùn)轉(zhuǎn)因素對(duì)燃燒的影響三、運(yùn)轉(zhuǎn)因素對(duì)燃燒的影響v 1. .點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角 混合氣在氣缸內(nèi)完全燃燒需要一定的時(shí)間，為使最高混合氣在氣缸內(nèi)完全燃燒需要一定的時(shí)間，為使最高 燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12121515CACA，因此，點(diǎn)火時(shí)間，因此，點(diǎn)火時(shí)間 必須提前。必須提前。v點(diǎn)火提前角調(diào)整特性點(diǎn)火提前角調(diào)整特性 當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時(shí)，汽油機(jī)功率和耗及混合氣濃度一定時(shí)，汽油機(jī)功率和耗油率隨點(diǎn)火提前角改變而變化的關(guān)系稱油率隨

17、點(diǎn)火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性，如圖為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性，如圖3-33-3。v不同工況下，點(diǎn)火提前角是不同的。不同工況下，點(diǎn)火提前角是不同的。 圖圖3-3 3-3 汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性16v 當(dāng)點(diǎn)火提前角當(dāng)點(diǎn)火提前角過大時(shí)：過大時(shí)： 壓縮消耗功壓縮消耗功 ，膨脹功膨脹功 ， ， ， ，工作粗暴，工作粗暴， 爆燃傾向加大。爆燃傾向加大。v 當(dāng)點(diǎn)火提前角當(dāng)點(diǎn)火提前角過小時(shí)：過小時(shí)： ， ，傳熱損失，傳熱損失 ，排溫，排溫 ，動(dòng)力性，動(dòng)力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 ， 爆燃傾向減小。爆燃傾向減小。 圖圖3-43-4為為 點(diǎn)火提前角不點(diǎn)火提前角不 同時(shí)的同時(shí)的p

18、-p- 圖圖 。 圖圖3-4 3-4 點(diǎn)火提前角不同時(shí)的點(diǎn)火提前角不同時(shí)的p p - -圖圖pmaxddpTmaxpmaxTmax17v2.混合氣濃度 混合氣對(duì)汽油機(jī)燃燒過程和性能有很大影響。改變混合氣對(duì)汽油機(jī)燃燒過程和性能有很大影響。改變 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)值時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣戎禃r(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣?不同。不同。v 0.80.80.90.9時(shí)，時(shí)， ，Pz 、Tz 、 均達(dá)均達(dá) 到最高值，火焰?zhèn)鞑r(shí)間縮短，使爆燃傾向減??；到最高值，火焰?zhèn)鞑r(shí)間縮短，使爆燃傾向減?。?同時(shí)，缸內(nèi)壓力、溫度較高，使末端混合氣自燃發(fā)火同時(shí)，缸內(nèi)壓力、溫度較高，使末端混合氣自燃發(fā)火的準(zhǔn)備時(shí)間也縮短，又使爆燃傾向增大

19、。的準(zhǔn)備時(shí)間也縮短，又使爆燃傾向增大。 實(shí)踐證明，后者是影響的主要方面。因此，當(dāng)實(shí)踐證明，后者是影響的主要方面。因此，當(dāng)0.80.80.90.9時(shí)，爆燃傾向加大。時(shí)，爆燃傾向加大。v 1.031.031.101.10時(shí)時(shí), ,燃燒最完全，經(jīng)濟(jì)性最好。燃燒最完全，經(jīng)濟(jì)性最好。ussuus,maxp18v 4.4.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速增加時(shí)，氣缸中紊流增強(qiáng)，火焰?zhèn)鞑ニ俎D(zhuǎn)速增加時(shí)，氣缸中紊流增強(qiáng)，火焰?zhèn)鞑ニ?度加快。度加快。v 著火延遲期的影響著火延遲期的影響 n n ：紊流紊流混合氣混合好混合氣混合好 （以（以s s計(jì)）計(jì)） 散熱損失散熱損失 （以（以s s計(jì)）計(jì)） 但但著火延遲期著火延遲期（以曲軸轉(zhuǎn)角

20、計(jì)）（以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)） v 所以，轉(zhuǎn)速增加時(shí)應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。所以，轉(zhuǎn)速增加時(shí)應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。v 對(duì)爆燃的影響對(duì)爆燃的影響 n n ：紊流強(qiáng)度紊流強(qiáng)度 爆燃傾向爆燃傾向 。cpcTiius19v 3. 3.負(fù)荷負(fù)荷 汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)。汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)。 v 負(fù)荷負(fù)荷 ：節(jié)氣門開度節(jié)氣門開度 進(jìn)入氣缸的混合氣進(jìn)入氣缸的混合氣 殘余殘余廢氣量相對(duì)廢氣量相對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣让垦h(huán)每循環(huán) 經(jīng)歷時(shí)間經(jīng)歷時(shí)間傳熱損失傳熱損失 （燃燒后移、惡化）。（燃燒后移、惡化）。 所以，負(fù)荷減小時(shí)，需要增大點(diǎn)火提前角所以，負(fù)荷減小時(shí)，需要增大點(diǎn)火提前角。v 負(fù)荷負(fù)荷 ：缸內(nèi)缸內(nèi)P P ，T

21、T爆燃傾向爆燃傾向 。20v 5. .大氣狀態(tài)大氣狀態(tài) v G經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性。 但爆燃趨勢(shì)。v G經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性。 易發(fā)生氣阻，但爆燃趨勢(shì)。p00T21 3-2 3-2 汽油機(jī)燃燒室汽油機(jī)燃燒室 汽油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒過程的火焰?zhèn)鞑?、燃燒汽油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒過程的火焰?zhèn)鞑ァ⑷紵俾?、爆燃及熱損失、充氣效率均有較大影響，進(jìn)而速率、爆燃及熱損失、充氣效率均有較大影響，進(jìn)而影響汽油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放。影響汽油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放。因此，燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧汽油機(jī)的各項(xiàng)性能。因此，燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧汽油機(jī)的各項(xiàng)性能。 一、燃燒室設(shè)計(jì)的基本原則：一、燃燒室設(shè)計(jì)的

22、基本原則：v 1 1、結(jié)構(gòu)盡量緊湊、結(jié)構(gòu)盡量緊湊 用燃燒室的面容比用燃燒室的面容比 F/V(F/V(燃燒室表面積與容積之燃燒室表面積與容積之比比) )來表征燃燒室的緊湊性。來表征燃燒室的緊湊性。v F/V F/V小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊：小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊： 火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃傾向減少，提高壓縮比；火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃傾向減少，提高壓縮比； 相對(duì)散熱面積小，熱損失小，循環(huán)熱效率高；相對(duì)散熱面積小，熱損失小，循環(huán)熱效率高； 缸壁激冷區(qū)域小，缸壁激冷區(qū)域小，HCHC排放量少。排放量少。22vL L型燃燒室與楔型燃燒室的對(duì)比：型燃燒室與楔型燃燒室的對(duì)比：vL L型燃燒室型燃燒室 不僅不僅F/VF/V大，

23、火焰?zhèn)鞑ゾ啻螅鹧鎮(zhèn)鞑ゾ嚯x遠(yuǎn)，進(jìn)、排氣通道彎道多。離遠(yuǎn)，進(jìn)、排氣通道彎道多。（只能在只能在6.26.27.07.0之間）之間）v楔型燃燒室（盆型的改進(jìn)）楔型燃燒室（盆型的改進(jìn)） 結(jié)構(gòu)緊湊，再加上高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)緊湊，再加上高強(qiáng)度的擠氣漩流，離火花塞較遠(yuǎn)處的擠氣漩流，離火花塞較遠(yuǎn)處成為擠氣區(qū)和混合氣很少的區(qū)成為擠氣區(qū)和混合氣很少的區(qū)域。域。 爆燃爆燃，（ 可達(dá)可達(dá)9.59.510.510.5）23v 2 2、火花塞位置適當(dāng)、火花塞位置適當(dāng) 火花塞位置不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度火花塞位置不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度的變化率也不同，從而影響汽油機(jī)的性能。的變化率也不同，從而影響汽油機(jī)的性能。v 火花塞盡

24、可能位于燃燒室中心，以縮短火火花塞盡可能位于燃燒室中心，以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；v 應(yīng)能利用新鮮混合氣充分掃除火花塞周圍應(yīng)能利用新鮮混合氣充分掃除火花塞周圍的殘余廢氣，使混合氣易于點(diǎn)燃；的殘余廢氣，使混合氣易于點(diǎn)燃；v 火花塞應(yīng)靠近排氣門處，使受火花塞應(yīng)靠近排氣門處，使受熾熱表面加熾熱表面加熱的混合氣及早燃燒，熱的混合氣及早燃燒，避免爆燃產(chǎn)生。避免爆燃產(chǎn)生。24v 3 3、燃燒室形狀合理分布燃燒室形狀合理分布（與火花塞位置相配合）v 燃燒室的容積分布若與火花塞位置相配合，決 定了燃燒的放熱規(guī)律、壓力升高率及工作穩(wěn)定性等。v 最有利的燃燒室容積分布是使燃燒初期放熱量少，壓力升高率小，發(fā)動(dòng)

25、機(jī)工作柔和；中期放熱量 最多，以獲得較大 的循環(huán)功；后期補(bǔ) 燃較少，具有高的 熱效率（容積分布 由小到大，再由大到 ?。?5v 4 4、具有高的充氣效率、具有高的充氣效率 進(jìn)氣口、進(jìn)氣道的布置應(yīng)盡進(jìn)氣口、進(jìn)氣道的布置應(yīng)盡量減小進(jìn)氣阻力。如量減小進(jìn)氣阻力。如楔型燃燒室可楔型燃燒室可安排直徑較大的進(jìn)氣門。安排直徑較大的進(jìn)氣門。 混合氣流經(jīng)處應(yīng)盡量光滑、混合氣流經(jīng)處應(yīng)盡量光滑、轉(zhuǎn)彎少。如半球型燃燒室的進(jìn)氣彎轉(zhuǎn)彎少。如半球型燃燒室的進(jìn)氣彎道少，且燃燒室弓高稍高（斜面積道少，且燃燒室弓高稍高（斜面積大），有利于布置較大面積的進(jìn)、大），有利于布置較大面積的進(jìn)、排氣門排氣門26 5 5、形成適當(dāng)?shù)奈闪鬟\(yùn)動(dòng)

26、、形成適當(dāng)?shù)奈闪鬟\(yùn)動(dòng) 燃燒室內(nèi)形成適當(dāng)強(qiáng)度的氣體流動(dòng)，可以加快 火焰?zhèn)鞑?，增加末端混合氣冷卻；擴(kuò)大混合氣著火 界限，有利于燃燒更稀混合氣；減少 HC排放量。 如射流型燃燒室、碗型燃燒室，壓縮過程中形成 擠氣紊流，燃燒膨脹時(shí)形成燃燒紊流，火焰?zhèn)鞑ニ俣?和燃燒速度均提高， 可大大提高壓縮比（11左右）。 27 二、汽油機(jī)分層燃燒及其燃燒室二、汽油機(jī)分層燃燒及其燃燒室 傳統(tǒng)的燃燒均質(zhì)混合氣的汽油機(jī)，工作時(shí)混合氣濃度范圍傳統(tǒng)的燃燒均質(zhì)混合氣的汽油機(jī)，工作時(shí)混合氣濃度范圍窄，并經(jīng)常在窄，并經(jīng)常在A/FA/F1 14.74.7的濃混合氣下工作，是燃油消耗率高和的濃混合氣下工作，是燃油消耗率高和排污率大的根本原因。如果將混合氣的濃度變稀則受到著火濃排污率大的根本原因。如果將混合氣的濃度變稀則受到著火濃度界線的限制。度界線的限制。 實(shí)踐證明，火焰在實(shí)踐證明，火焰在A/FA/F6060的極稀混合氣中仍能傳播，但的極稀混合氣中仍能傳播，但它超出了著火濃度的界限而不能著火，只有在火花塞附近保持它超出了著火濃度的界限而不能著火，只有在火花塞附近保持A/FA/F1 12 21414的濃混合氣，才能形成穩(wěn)定的著火核心，并由此的濃混合氣，才能形成穩(wěn)定的著火核心，并由此向可燃混合氣傳播火焰。向可燃混合氣傳播火焰。 可見要實(shí)現(xiàn)稀混合氣的燃燒（例如可見要實(shí)現(xiàn)稀混