發(fā)動機(jī)原理課件第五章汽油機(jī)混合氣形成與燃燒1

1、本章重點：本章重點：1、汽油機(jī)正常燃燒過程。、汽油機(jī)正常燃燒過程。2、爆燃和表面點火。、爆燃和表面點火。3、影響燃燒的因素。、影響燃燒的因素。了解：了解：汽油機(jī)混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成有害排放物的生成機(jī)理與控制有害排放物的生成機(jī)理與控制汽油機(jī)燃燒室。汽油機(jī)燃燒室。第五章第五章 汽油機(jī)混合氣形成與燃燒汽油機(jī)混合氣形成與燃燒引言引言 1.1.燃燒過程的重要性燃燒過程的重要性 燃料燃料燃燒完全的程度燃燒完全的程度，直接影響到熱量產(chǎn)生的直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出的廢氣的成多少和排出的廢氣的成分；而分；而燃燒時機(jī)燃燒時機(jī)又關(guān)系又關(guān)系到熱量的利用程度。到熱量的利用程度。 所以，燃燒過程是影響所以

2、，燃燒過程是影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣污染的主要過性和排氣污染的主要過程，同時與噪聲、振動、程，同時與噪聲、振動、啟動性能和使用壽命也啟動性能和使用壽命也有重大關(guān)系。有重大關(guān)系。2.2.對燃燒過程的要求對燃燒過程的要求 1 1）燃燒完全燃燒完全，釋放出盡可能多的，釋放出盡可能多的熱能，減少廢氣中的有害物質(zhì)。熱能，減少廢氣中的有害物質(zhì)。 2 2）燃燒及時燃燒及時，使放熱集中在上止使放熱集中在上止點附近，提高熱功轉(zhuǎn)換能力。點附近，提高熱功轉(zhuǎn)換能力。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、高速攝影法、示功圖法示功圖法第一節(jié)第一節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成汽油機(jī)混

3、合氣的形成1、傳統(tǒng)化油器式汽油機(jī)混合氣形成、傳統(tǒng)化油器式汽油機(jī)混合氣形成一般采用下吸式化油器一般采用下吸式化油器混合氣形成初始位置：混合氣形成初始位置：喉管處喉管處 喉管處，空氣的流速約為燃油流速的喉管處，空氣的流速約為燃油流速的2030倍，燃油被粉碎成直徑約倍，燃油被粉碎成直徑約0.1mm的油滴，的油滴，增大了空氣與燃油的接觸面積。增大了空氣與燃油的接觸面積。1、汽油噴射式汽油機(jī)混合氣形成、汽油噴射式汽油機(jī)混合氣形成一般采用多點、間歇燃油噴射一般采用多點、間歇燃油噴射噴射系統(tǒng)的壓力一般為：噴射系統(tǒng)的壓力一般為： 200300kpa噴射時間排氣終了上止點前：噴射時間排氣終了上止點前： 1010

4、0CA混合氣形成初始位置：混合氣形成初始位置：進(jìn)氣門處進(jìn)氣門處。進(jìn)氣門處，噴油器將燃油以霧狀噴入，與進(jìn)氣門處，噴油器將燃油以霧狀噴入，與進(jìn)入的空氣形成均質(zhì)預(yù)混合氣。進(jìn)入的空氣形成均質(zhì)預(yù)混合氣。1、火花塞跳火、火花塞跳火2、缸內(nèi)壓力線偏離、缸內(nèi)壓力線偏離純壓縮線的始點純壓縮線的始點3、缸內(nèi)最高壓力點、缸內(nèi)最高壓力點-點火提前角點火提前角一、示功圖上的一、示功圖上的關(guān)鍵點關(guān)鍵點 -著火延遲著火延遲 -顯燃期顯燃期 -后燃期后燃期 汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程第二節(jié)第二節(jié) 汽油機(jī)的正常燃燒汽油機(jī)的正常燃燒汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程：指從點火開始到燃指從點火開始到燃料基本燒完為止的料基本燒完

5、為止的過程。過程。二、燃燒過程的幾個階段二、燃燒過程的幾個階段 1 1、滯燃期（、滯燃期（著火落后期著火落后期或著火延遲期）或著火延遲期）- -火焰發(fā)展階段火焰發(fā)展階段 從火花塞開始跳火到火焰中心形成從火花塞開始跳火到火焰中心形成著火落后期。著火落后期。 或：從火花塞開始跳火到缸內(nèi)的壓力明顯脫離壓縮線?；颍簭幕鸹ㄈ_始跳火到缸內(nèi)的壓力明顯脫離壓縮線?；鸹ㄈ穑ɑ鸹ㄈ穑?0-15kV10-15kV）后，氧化反應(yīng)需要一定時間。）后，氧化反應(yīng)需要一定時間。 當(dāng)混合氣局部溫度升高到一定程度后（當(dāng)混合氣局部溫度升高到一定程度后（3000K3000K），形成發(fā)光區(qū)，），形成發(fā)光區(qū)，即即火焰中心火焰中

6、心。缸內(nèi)的壓力線與壓縮線基本重合。缸內(nèi)的壓力線與壓縮線基本重合。影響著火落后期的因素：影響著火落后期的因素： 燃料的性質(zhì)、混合氣濃度燃料的性質(zhì)、混合氣濃度( ( =0.85=0.850.950.95最短最短) )、火花塞跳火時缸、火花塞跳火時缸內(nèi)壓力及溫度、電火花強(qiáng)度等。另外，與殘余廢氣量、缸內(nèi)混合氣內(nèi)壓力及溫度、電火花強(qiáng)度等。另外，與殘余廢氣量、缸內(nèi)混合氣的運動等因素有關(guān)。的運動等因素有關(guān)。 從火花塞跳火瞬時到活塞行至上止點時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為從火花塞跳火瞬時到活塞行至上止點時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為點火提點火提前角前角，用，用 表示。一般為表示。一般為202035CA35CA。2 2、急燃期（明顯燃

7、燒期或顯燃期）、急燃期（明顯燃燒期或顯燃期） - -火焰的傳播階段火焰的傳播階段 從火焰中心形成到示功圖上的壓力達(dá)到最高點為止稱為從火焰中心形成到示功圖上的壓力達(dá)到最高點為止稱為明顯燃燒期明顯燃燒期。 或：從火焰中心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€燃燒室或：從火焰中心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€燃燒室 火焰前鋒掃過整個燃燒室，一般占火焰前鋒掃過整個燃燒室，一般占2030CA。混合氣約混合氣約8090%在此期間燃燒完畢。在此期間燃燒完畢。溫度、壓力迅速升高，出現(xiàn)溫度、壓力迅速升高，出現(xiàn)最高壓力點最高壓力點(5MPa)與最高溫度點。與最高溫度點。最高壓力點與最高溫度點有時重合。最高壓力點與最高溫度點有時重合。出現(xiàn)最高壓力

8、點的時刻對功率和經(jīng)濟(jì)性有重大影響。出現(xiàn)最高壓力點的時刻對功率和經(jīng)濟(jì)性有重大影響。 最高壓力的位置非常重要！最高壓力的位置非常重要！上止點后上止點后12A15A循環(huán)功最多循環(huán)功最多在均質(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?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ヒ曰鸷藶橹行某是蛎娌ㄐ问较蛑車鷶U(kuò)展。以火核為中心呈球面波形式向周圍擴(kuò)展。分：分：層流火焰?zhèn)鞑ァ恿骰鹧鎮(zhèn)鞑?、湍流火焰?zhèn)鞑ネ牧骰鹧鎮(zhèn)鞑恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣葘恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣萔L：火焰前鋒相對于未燃混合氣向前推進(jìn)的火焰前鋒

9、相對于未燃混合氣向前推進(jìn)的速度速度 。（。（火焰層薄，火焰層薄，VL=0.40.5m/s） 影響影響VL因素：因素：溫度、壓力、溫度、壓力、a（ 0.850.95最快最快）、）、 r、燃料等、燃料等(當(dāng)當(dāng)n=50008000r/min時，燃燒時間時，燃燒時間12ms，要求速率，要求速率3070m/s)湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣韧牧骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣萔T汽油機(jī)火焰?zhèn)鞑ヒ酝牧骰鹧娣绞竭M(jìn)行汽油機(jī)火焰?zhèn)鞑ヒ酝牧骰鹧娣绞竭M(jìn)行 湍流不高時：湍流不高時：VT = VL (1+0.00197n)火焰前鋒皺折，火焰層厚，火焰前鋒皺折，火焰層厚，湍流湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣纫话慊鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣纫话?080m/s湍流湍流不高時，與湍流強(qiáng)度成線

10、性；高時成非線性不高時，與湍流強(qiáng)度成線性；高時成非線性提高提高湍流強(qiáng)度可改善燃燒，但太強(qiáng)，湍流強(qiáng)度可改善燃燒，但太強(qiáng)， VT降低，會出現(xiàn)火焰猝熄，降低，會出現(xiàn)火焰猝熄，HC排放增加。排放增加。*湍流湍流是一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、帶旋轉(zhuǎn)的不規(guī)則流動。在湍流中的流體是一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、帶旋轉(zhuǎn)的不規(guī)則流動。在湍流中的流體的速度、壓力、溫度等都隨時間與空間發(fā)生隨機(jī)的變化。從物理結(jié)構(gòu)上，是由各的速度、壓力、溫度等都隨時間與空間發(fā)生隨機(jī)的變化。從物理結(jié)構(gòu)上，是由各種不同尺度的渦旋疊合而成的，這些漩渦的大小及旋轉(zhuǎn)軸的方向分布是隨機(jī)的。種不同尺度的渦旋疊合而成的，這些漩渦的大小及旋轉(zhuǎn)軸的方向分布是隨

11、機(jī)的。壓力升高率（壓力升高率（P） ：即曲軸每轉(zhuǎn)即曲軸每轉(zhuǎn)1度時，缸內(nèi)氣體壓力的平均度時，缸內(nèi)氣體壓力的平均 升高量。升高量。 P =dp/dP表征壓力變化的急劇程度。表征壓力變化的急劇程度。顯燃期內(nèi)平均壓力升高率顯燃期內(nèi)平均壓力升高率衡量發(fā)動機(jī)工作粗暴程度的指標(biāo)衡量發(fā)動機(jī)工作粗暴程度的指標(biāo)發(fā)動機(jī)的振動和噪聲、火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c發(fā)動機(jī)的振動和噪聲、火焰?zhèn)鞑ニ俾逝cP相關(guān)。相關(guān)。汽油機(jī)汽油機(jī)P在在0.20.4a/A，工作柔和，性能好。，工作柔和，性能好。明顯燃燒期內(nèi)平均壓力升高率明顯燃燒期內(nèi)平均壓力升高率：燃燒速度：燃燒速度：單位時間燃燒的混合氣量。單位時間燃燒的混合氣量。TTTAVdtdmT-未燃混

12、合氣密度未燃混合氣密度AT-火焰前鋒面積火焰前鋒面積3 3、后燃期（補(bǔ)后燃期（補(bǔ)燃期燃期） 從最高壓力點到燃燒結(jié)束為從最高壓力點到燃燒結(jié)束為后燃期后燃期?；鹧媲颁h后面沒有燃燒的燃料，以及附在氣缸壁上的混合氣層繼火焰前鋒后面沒有燃燒的燃料，以及附在氣缸壁上的混合氣層繼續(xù)燃燒，此外，以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（續(xù)燃燒，此外，以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（H H2 2、O O2 2、COCO等）重新氧化放熱。等）重新氧化放熱。在膨脹過程中的燃燒，活塞遠(yuǎn)離上止點，壓力下降。在膨脹過程中的燃燒，活塞遠(yuǎn)離上止點，壓力下降。遠(yuǎn)離上止點放熱，熱能不能充分利用。遠(yuǎn)離上止點放熱，熱能不能充分利用。后燃期

13、后燃期長，長，則使則使itit，PePe，b be e，且排氣溫度，且排氣溫度，散熱量，散熱量。過長，會造成發(fā)動機(jī)過熱，排氣管過長，會造成發(fā)動機(jī)過熱，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，后燃放熱量盡可能少。第三節(jié)第三節(jié) 汽油機(jī)的不正常燃燒汽油機(jī)的不正常燃燒( (一一) )特征特征1.1.出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲，出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲，發(fā)出發(fā)出300030007000Hz7000Hz的金屬振音；的金屬振音；2.2.油膜破壞油膜破壞, ,機(jī)件磨損加??；機(jī)件磨損加??；3.3.燃燒室、冷卻系、排氣溫增加；燃燒室、冷卻系、排氣溫增加；4.4.嚴(yán)重爆震時嚴(yán)重爆震時P

14、ePe下降、下降、b be e升高；升高；（輕微爆震時（輕微爆震時PePe上升、上升、b be e下降）下降）5.5.排污增加，嚴(yán)重時排氣冒黑煙；排污增加，嚴(yán)重時排氣冒黑煙；6.6.振動加劇，壓力線出現(xiàn)爆震波。振動加劇，壓力線出現(xiàn)爆震波。爆燃時的示功圖爆燃時的示功圖常見的不正常燃燒常見的不正常燃燒:爆震燃燒爆震燃燒和和表面點火。表面點火。一、一、爆震燃燒爆震燃燒（二）原因（二）原因 在火焰前鋒到達(dá)之前在火焰前鋒到達(dá)之前, ,末端混合氣受壓縮和輻射的作用末端混合氣受壓縮和輻射的作用使溫度、壓力超過其臨界溫度、壓力，產(chǎn)生使溫度、壓力超過其臨界溫度、壓力，產(chǎn)生自燃自燃。末端混合氣自燃，末端混合氣自燃

15、，形成新的火焰中心形成新的火焰中心, ,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤苫鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣瓤蛇_(dá)達(dá)8008001000m/s1000m/s（強(qiáng)烈爆震）（強(qiáng)烈爆震）, ,缸內(nèi)局部壓力、溫度急劇缸內(nèi)局部壓力、溫度急劇升高升高, ,壓力來不及平衡壓力來不及平衡, ,形成沖擊波形成沖擊波（激波）（激波）, ,沖擊波反復(fù)沖擊波反復(fù)撞擊缸壁撞擊缸壁（頻率可達(dá)（頻率可達(dá)3000Hz-5000Hz3000Hz-5000Hz）, ,發(fā)出尖銳的敲缸聲。發(fā)出尖銳的敲缸聲。 激波來回反射，在示功圖上形成鋸齒形。激波來回反射，在示功圖上形成鋸齒形。大于大于5%5%的混合氣自燃，足以引起激烈的爆燃。的混合氣自燃，足以引起激烈的爆燃。重載爬坡、急加

16、速時易爆震，換低擋以提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速重載爬坡、急加速時易爆震，換低擋以提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可消除爆震?？上稹＃ㄈ┪：Γㄈ┪：Γ◤?qiáng)烈爆震）（強(qiáng)烈爆震）1、機(jī)件過載、機(jī)件過載沖擊負(fù)荷大，機(jī)件的機(jī)械負(fù)荷增加，使機(jī)件變形損壞。沖擊負(fù)荷大，機(jī)件的機(jī)械負(fù)荷增加，使機(jī)件變形損壞。噪聲增大。噪聲增大。2、機(jī)件燒損、機(jī)件燒損汽油機(jī)燃燒終了的溫度為汽油機(jī)燃燒終了的溫度為2000250020002500，由于冷卻水和，由于冷卻水和氣體附面層氣體附面層的作用，活塞頂、燃燒室壁和缸壁的溫度保持在的作用，活塞頂、燃燒室壁和缸壁的溫度保持在200300 。爆燃。爆燃沖擊波破壞燃燒室內(nèi)附面層和局部高溫，使活塞頭和氣門等燒損

17、，沖擊波破壞燃燒室內(nèi)附面層和局部高溫，使活塞頭和氣門等燒損，同時會引起發(fā)動機(jī)過熱。同時會引起發(fā)動機(jī)過熱。3、潤滑變差、潤滑變差發(fā)動機(jī)過熱，使?jié)櫥Ч儾?，使磨損加劇。發(fā)動機(jī)過熱，使?jié)櫥Ч儾睿鼓p加劇。4、積碳增多、積碳增多高溫裂解產(chǎn)生的碳粒形成積炭，高溫裂解產(chǎn)生的碳粒形成積炭，5 5、PePe下降、下降、bebe上升上升另外，另外，高溫裂解使燃燒產(chǎn)物分解為高溫裂解使燃燒產(chǎn)物分解為CO、H2、O2、NO及游離碳增及游離碳增多，排氣冒煙嚴(yán)重。多，排氣冒煙嚴(yán)重。 CO、H2、O2等膨脹過程中重新燃燒，使排等膨脹過程中重新燃燒，使排溫增高。溫增高。（四）影響爆燃的因素（四）影響爆燃的因素 有有燃

18、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。為便于分析，假定：為便于分析，假定： t t1 1 - -從火焰中心形成起到火焰前鋒傳到末端混合從火焰中心形成起到火焰前鋒傳到末端混合氣為止的時間。氣為止的時間。 t t2 2 - -從火焰中心形成起到末端混合氣自行著火的從火焰中心形成起到末端混合氣自行著火的時間。時間。 所以：所以： 當(dāng)當(dāng)t t1 1 ttt2 2 ，爆燃。，爆燃。1 1、燃料因素、燃料因素 汽油機(jī)的壓縮比，應(yīng)適應(yīng)汽油辛烷值的要求。汽油機(jī)的壓縮比，應(yīng)適應(yīng)汽油辛烷值的要求。2 2、運轉(zhuǎn)因素、運轉(zhuǎn)因素點火提前角（點火提前角（BTDCBTDC） ，混合氣的溫度和壓力，混

19、合氣的溫度和壓力易爆燃；易爆燃；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速，進(jìn)氣速度，進(jìn)氣速度，壓縮終了氣體紊流度，壓縮終了氣體紊流度，火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰?zhèn)鞑ニ俣?，爆燃程度減弱；爆燃程度減弱；負(fù)荷負(fù)荷，進(jìn)氣量，進(jìn)氣量，混合氣的溫度和壓力，混合氣的溫度和壓力易爆燃；易爆燃；殘余廢氣殘余廢氣r r ，混合氣自燃溫度，混合氣自燃溫度，著火延遲期，著火延遲期爆燃減弱；爆燃減弱；混合氣濃度混合氣濃度， a a在在0.850.950.850.95時，自燃溫度低，著火延遲期時，自燃溫度低，著火延遲期短短爆燃最嚴(yán)重爆燃最嚴(yán)重缸內(nèi)積碳缸內(nèi)積碳，使熱阻加大，壁面溫度升高，實際壓縮比增加使熱阻加大，壁面溫度升高，實際壓縮比增加爆爆燃加重燃加重（五）

20、減輕爆燃的措施（五）減輕爆燃的措施降低水溫和進(jìn)氣溫度降低水溫和進(jìn)氣溫度降低末溫降低末溫降低壓縮比降低壓縮比推遲點火推遲點火增多殘余廢氣增多殘余廢氣3、結(jié)構(gòu)因素、結(jié)構(gòu)因素燃燒室結(jié)構(gòu)燃燒室結(jié)構(gòu)能使壓縮終了氣體紊流速度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，能使壓縮終了氣體紊流速度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，能避免爆燃；能避免爆燃；火花塞的位置和?shù)目火花塞的位置和數(shù)目使火焰行程縮短，可減少爆燃；使火焰行程縮短，可減少爆燃；使使末端氣體末端氣體接觸的燃燒室壁強(qiáng)接觸的燃燒室壁強(qiáng)冷卻冷卻，可減少爆燃；，可減少爆燃；采用采用小直徑的氣缸小直徑的氣缸，不易爆燃。，不易爆燃。二、二、表面點火表面點火或熱面點火或熱面點火定義：定義：

21、在火花點火式汽油機(jī)中，在火花點火式汽油機(jī)中，凡是不依靠火花塞點火，而是凡是不依靠火花塞點火，而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如過熱由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如過熱的火花塞電極、排氣門、積碳）的火花塞電極、排氣門、積碳）點燃混合氣的現(xiàn)象。點燃混合氣的現(xiàn)象。早燃或早火早燃或早火在火花塞跳火在火花塞跳火 之前之前后燃或后火后燃或后火在火花塞跳火在火花塞跳火 之后之后分分非爆燃性表面點火非爆燃性表面點火爆燃性表面點火爆燃性表面點火1 1、非爆燃性表面點火、非爆燃性表面點火- -火焰以正常速度傳播火焰以正常速度傳播1）后燃）后燃點火后或不點火點火后或不點火，熾熱熾熱表面在火焰到達(dá)前點燃混表面在火焰到達(dá)前點燃混合氣；合

22、氣； 斷火后發(fā)動機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)就是斷火后發(fā)動機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)就是這種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象。2）早燃）早燃 熾熱表面溫度較高，熾熱表面溫度較高，在在點火前點火前，點燃混合氣。，點燃混合氣。點燃區(qū)域較大，火焰?zhèn)鼽c燃區(qū)域較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，播速度快，P和和P較大；較大；發(fā)動機(jī)易過熱。發(fā)動機(jī)易過熱。早燃的危害早燃的危害壓縮負(fù)功壓縮負(fù)功，缸內(nèi)溫度缸內(nèi)溫度，與缸壁接觸面積與缸壁接觸面積, 散熱量散熱量, , 有效功率有效功率?；钊B桿組的機(jī)械活塞連桿組的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷負(fù)荷、熱負(fù)荷, ,使使用壽命用壽命。 圖圖5-4 5-4 早燃時的示功圖早燃時的示功圖 早燃早燃與爆燃的區(qū)別與爆燃的區(qū)別沉悶的沉悶的“敲缸聲敲缸聲”（低頻敲缸低

23、頻敲缸6006001200Hz1200Hz）。）。被熾熱表面點燃，無壓力波產(chǎn)生，而爆燃時為被熾熱表面點燃，無壓力波產(chǎn)生，而爆燃時為自燃，有壓力波產(chǎn)生。自燃，有壓力波產(chǎn)生。 另外另外: :爆燃爆燃早燃缸內(nèi)熾熱表面產(chǎn)生缸內(nèi)熾熱表面產(chǎn)生缸內(nèi)溫度、壓力升高缸內(nèi)溫度、壓力升高 非爆燃性表面點火大體是發(fā)動機(jī)長時間高負(fù)荷運轉(zhuǎn)引非爆燃性表面點火大體是發(fā)動機(jī)長時間高負(fù)荷運轉(zhuǎn)引起的。起的。2 2、爆燃性表面點火（激爆）、爆燃性表面點火（激爆）熱面點火后火焰以爆燃速度傳播熱面點火后火焰以爆燃速度傳播由燃燒室由燃燒室沉積物沉積物引起的引起的壓力升高率高壓力升高率高5倍，最高壓力高倍，最高壓力高150%原因：原因：發(fā)動

24、機(jī)低速、低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，燃燒室表面發(fā)動機(jī)低速、低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，燃燒室表面極易形成導(dǎo)熱性很差的沉積物。高速、大負(fù)荷時，極易形成導(dǎo)熱性很差的沉積物。高速、大負(fù)荷時，沉積物被高溫火焰包圍，急劇氧化而白熾化，將沉積物被高溫火焰包圍，急劇氧化而白熾化，將混合氣點燃。加速時，氣流吹起已著火的碳粒產(chǎn)混合氣點燃。加速時，氣流吹起已著火的碳粒產(chǎn)生多點著火，使混合氣激烈燃燒。生多點著火，使混合氣激烈燃燒。 3、影響熱面點火的因素及預(yù)防措施、影響熱面點火的因素及預(yù)防措施 凡是能使缸內(nèi)的凡是能使缸內(nèi)的T、P降低的因素，都可預(yù)防熱面點火降低的因素，都可預(yù)防熱面點火 選用低沸點汽油和含膠質(zhì)少的機(jī)油。選用低沸點汽油和含膠質(zhì)少的

25、機(jī)油。 在燃料中加抑制熱面點火的添加劑。在燃料中加抑制熱面點火的添加劑。適當(dāng)降低壓縮比。適當(dāng)降低壓縮比。選用合格的火花塞、排氣門。選用合格的火花塞、排氣門。4、小結(jié)：、小結(jié)：爆燃爆燃 表面點火表面點火 末端混合氣自燃末端混合氣自燃 熾熱表面點燃熾熱表面點燃 火花塞跳火之后火花塞跳火之后 火花塞跳火之前、后火花塞跳火之前、后 有壓力沖擊波有壓力沖擊波 無壓力沖擊波無壓力沖擊波 敲擊聲較清脆敲擊聲較清脆 敲擊聲較沉悶敲擊聲較沉悶 二者又相互聯(lián)系，相互促進(jìn)。二者又相互聯(lián)系，相互促進(jìn)。第四節(jié)第四節(jié) 影響燃燒過程的因素影響燃燒過程的因素 一、燃油的影響一、燃油的影響 1、汽油的抗爆性汽油的抗爆性辛烷值越

26、高，抗爆性越好。辛烷值越高，抗爆性越好。 填加各種添加劑，可提高汽油的辛烷值。填加各種添加劑，可提高汽油的辛烷值。 2 2、汽油蒸發(fā)性、汽油蒸發(fā)性蒸發(fā)性越強(qiáng)，與空氣混合越均勻，混合氣燃燒蒸發(fā)性越強(qiáng)，與空氣混合越均勻，混合氣燃燒速度越快，易于完全燃燒。速度越快，易于完全燃燒。但蒸發(fā)性過強(qiáng)，易產(chǎn)生氣阻。但蒸發(fā)性過強(qiáng)，易產(chǎn)生氣阻。1.1.點火提前角點火提前角 過大過大發(fā)動機(jī)過熱；發(fā)動機(jī)過熱；功率功率；缸內(nèi)最高溫度、缸內(nèi)最高溫度、壓力壓力；爆燃傾向爆燃傾向。 圖圖5-5 點火提前角對示功圖的影響點火提前角對示功圖的影響二二. .使用因素使用因素的影響的影響 過小過小 則燃燒容積較大，燃?xì)馀c氣缸接觸面則

27、燃燒容積較大，燃?xì)馀c氣缸接觸面積大，損失一部分膨脹功；后燃量增大。積大，損失一部分膨脹功；后燃量增大。導(dǎo)致導(dǎo)致: :散熱損失大，排氣溫度過高，發(fā)動機(jī)過熱，功散熱損失大，排氣溫度過高，發(fā)動機(jī)過熱，功率下降。但缸內(nèi)溫度、壓力的降低率下降。但缸內(nèi)溫度、壓力的降低, ,使使t t2 2增大增大, ,爆爆燃傾向減小。燃傾向減小。 最佳點火提前角：在一定的發(fā)動機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速最佳點火提前角：在一定的發(fā)動機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速下，對應(yīng)最大的功率和最低的燃油消耗率的點火下，對應(yīng)最大的功率和最低的燃油消耗率的點火提前角。提前角。 點火調(diào)整特性：點火調(diào)整特性： 在一定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、一定的節(jié)氣門開度下，在一定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、一定的

28、節(jié)氣門開度下，PePe與與b be e隨點火提前角的改變而變化的規(guī)律。隨點火提前角的改變而變化的規(guī)律。a a）節(jié)氣門全開）節(jié)氣門全開 b b）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速n=1600r/minn=1600r/min2 2混合氣成份混合氣成份過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)a a a對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊憣鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊? 1） a =0.85-0.95=0.85-0.95時，時，火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣萿 u最大最大, , 發(fā)動機(jī)的功率達(dá)最大，發(fā)動機(jī)的功率達(dá)最大，故稱故稱功率混合氣。功率混合氣。供給功率混合氣時供給功率混合氣時,爆燃傾向加大爆燃傾向加大 a 0.85為為過濃混合過濃混合氣氣火焰?zhèn)鞑ソ缦蓿夯鹧鎮(zhèn)鞑ソ缦蓿?/p>

29、 0.5 0.5 a 1.31.15為為過稀混合氣過稀混合氣4)4)混合氣成份調(diào)整特性混合氣成份調(diào)整特性: : 在汽油機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)氣門開度一定，點火提前角最佳時在汽油機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)氣門開度一定，點火提前角最佳時, ,性能指標(biāo)性能指標(biāo)( (功率功率PePe與燃油消耗率與燃油消耗率bebe等等) )隨混合氣成份而變化的規(guī)律。隨混合氣成份而變化的規(guī)律。3.3.發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n n圖圖5-9 渦流狀況對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊憸u流狀況對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?a)無渦流無渦流 b) 有渦流有渦流 nn 最佳點火提前角最佳點火提前角 （圖（圖5-6），），所以發(fā)動所以發(fā)動機(jī)上裝有離心式點火自動提前裝置。機(jī)上裝有離

30、心式點火自動提前裝置。 nnv v缸內(nèi)缸內(nèi)rr末端混合氣的焰前反應(yīng)末端混合氣的焰前反應(yīng)t t2 2爆燃傾向爆燃傾向。所以發(fā)動機(jī)在低速運轉(zhuǎn)時最易發(fā)生爆燃。所以發(fā)動機(jī)在低速運轉(zhuǎn)時最易發(fā)生爆燃。 n n缸內(nèi)混合氣的渦流運動（紊流）缸內(nèi)混合氣的渦流運動（紊流）, ,燃料與燃料與空氣的混合得到改善；壓縮過程的放熱量空氣的混合得到改善；壓縮過程的放熱量缸缸內(nèi)壓力、溫度內(nèi)壓力、溫度火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?t1 。4.4.發(fā)動機(jī)負(fù)荷發(fā)動機(jī)負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷缸內(nèi)溫度、壓力缸內(nèi)溫度、壓力 ，殘余廢氣相對減少，殘余廢氣相對減少滯燃期滯燃期t t1 1 末端混合氣焰前反應(yīng)末端混合氣焰前反應(yīng)t t2 2爆燃傾向爆燃傾向。負(fù)

31、荷負(fù)荷燃燒所占的曲軸轉(zhuǎn)角燃燒所占的曲軸轉(zhuǎn)角最佳點火提前最佳點火提前角角。 （圖（圖5-65-6）發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷時，爆燃傾向減小，應(yīng)增大點火提前發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷時，爆燃傾向減小，應(yīng)增大點火提前角，角，所以發(fā)動機(jī)上裝有真空式點火提前裝置。所以發(fā)動機(jī)上裝有真空式點火提前裝置。 5.5.其他因素其他因素進(jìn)氣溫度進(jìn)氣溫度 、冷卻水溫度、冷卻水溫度、燃燒室壁積、燃燒室壁積碳、進(jìn)氣壓力碳、進(jìn)氣壓力爆燃傾向爆燃傾向?？傊l(fā)動機(jī)在低速、大負(fù)荷時，最易發(fā)總之，發(fā)動機(jī)在低速、大負(fù)荷時，最易發(fā)生爆燃。生爆燃。 在使用中，調(diào)整點火提前角應(yīng)在低速、大在使用中，調(diào)整點火提前角應(yīng)在低速、大負(fù)荷工況下進(jìn)行。負(fù)荷工況下進(jìn)行。三、

32、結(jié)構(gòu)因素的影響三、結(jié)構(gòu)因素的影響（一）壓縮比（一）壓縮比 1 1、時：時：缸內(nèi)燃燒的最高溫度、最高壓力缸內(nèi)燃燒的最高溫度、最高壓力，itit b be e 但末端混合氣易自燃，爆燃傾向但末端混合氣易自燃，爆燃傾向，表面點火傾向，表面點火傾向 。 2 2、PPe e、b be e，但受到爆燃的限制。，但受到爆燃的限制。要防止爆燃：要防止爆燃： a.a.改進(jìn)燃燒室的設(shè)計；改進(jìn)燃燒室的設(shè)計； b.b.提高汽油的辛烷值。提高汽油的辛烷值。（二）燃燒室（二）燃燒室1.1.對燃燒室的要求：對燃燒室的要求： 1)1)容積分布要合理容積分布要合理 要有適宜的放熱規(guī)律要有適宜的放熱規(guī)律適宜的放熱規(guī)律能夠使燃油釋

33、放的熱量充分利用適宜的放熱規(guī)律能夠使燃油釋放的熱量充分利用,發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)工作柔和，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，即工作柔和，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，即 ： 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，it 放熱規(guī)律放熱規(guī)律: 燃油燃燒時的放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角而變?nèi)加腿紵龝r的放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律?；囊?guī)律。圖圖5-10 5-10 燃燒室容積分布對燃過程的影響燃燒室容積分布對燃過程的影響 2)2)應(yīng)具有良好的抗爆性。應(yīng)具有良好的抗爆性。A.A.結(jié)構(gòu)盡量緊湊結(jié)構(gòu)盡量緊湊 面容比?。冶砻娣e與容積之比）面容比小（燒室表面積與容積之比） 火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃 散熱面積小，散熱面積小，it 激冷區(qū)小，激冷區(qū)小，HC B.B.燃燒室內(nèi)的混合氣要有適當(dāng)?shù)臏u流強(qiáng)度燃燒室內(nèi)的混合氣要有適當(dāng)?shù)臏u流強(qiáng)度( (進(jìn)氣渦進(jìn)氣渦流、擠氣渦流流、擠氣渦流) )。 進(jìn)氣渦流：利用進(jìn)氣口和進(jìn)氣道的形狀（切線和螺旋線）形成的進(jìn)氣渦流：利用進(jìn)氣口和進(jìn)氣道的