汽油機(jī)混合氣形成與燃燒

1、本章要求：本章要求：了解：了解：汽油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理與控制，汽汽油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理與控制，汽油機(jī)燃燒室。油機(jī)燃燒室。理解：理解：影響燃燒的因素和措施。影響燃燒的因素和措施。掌握：掌握：汽油機(jī)混合氣的形成，汽油機(jī)正常燃燒過汽油機(jī)混合氣的形成，汽油機(jī)正常燃燒過程，爆燃和表面點(diǎn)火。程，爆燃和表面點(diǎn)火。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 1.1.燃燒過程的重要燃燒過程的重要性性 燃料燃料燃燒完全燃燒完全的程度，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。所到熱量的利

2、用程度。所以燃燒過程是影響發(fā)動以燃燒過程是影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣污染的主要過程，排氣污染的主要過程，同時與噪聲、振動、啟同時與噪聲、振動、啟動性能和使用壽命也有動性能和使用壽命也有重大關(guān)系。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，釋放出盡可能多的熱能，減少廢氣可能多的熱能，減少廢氣中的有害物質(zhì)。中的有害物質(zhì)。 2 2）燃燒及時燃燒及時，使放熱集使放熱集中在上止點(diǎn)附近，提高熱中在上止點(diǎn)附近，提高熱功轉(zhuǎn)換能力。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、示功圖法高速攝影法、示功圖法1、火花塞跳火

3、、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(diǎn)純壓縮線的始點(diǎn)3、缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)、缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)-點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角一、示功圖上的一、示功圖上的關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn) -滯燃期滯燃期 -顯燃期顯燃期 -補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 圖圖5-1 5-1 汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程第一節(jié)第一節(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(diǎn)火開始到燃指從點(diǎn)火開始到燃料基本燒完為止的料基本燒完為止的過程。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（著火落后期）、滯燃期（著火落后期） 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滯燃期滯燃期。

4、是燃燒的準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行熱量的積累，是燃燒的準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行熱量的積累，缸內(nèi)的壓力缸內(nèi)的壓力線與純壓縮線基本重合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)，即區(qū)，即火焰中心火焰中心。 從火花塞跳火瞬時到活塞行至上止點(diǎn)時的曲軸轉(zhuǎn)角，從火花塞跳火瞬時到活塞行至上止點(diǎn)時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為稱為點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角，用，用 表示。一般為表示。一般為2035CA2035CA。各種因素對滯燃期長短的影響：各種因素對滯燃期長短的影響： 混合氣濃度合適（混合氣濃度合適（ =0.80.9=0.80.9最短最短）、火花塞跳火時缸）、火花塞

5、跳火時缸內(nèi)壓力及溫度高、電火花強(qiáng)度大，著火延遲時間將減小。內(nèi)壓力及溫度高、電火花強(qiáng)度大，著火延遲時間將減小。另外，與殘余廢氣量、缸內(nèi)混合氣的運(yùn)動等因素有關(guān)。另外，與殘余廢氣量、缸內(nèi)混合氣的運(yùn)動等因素有關(guān)。2 2、明顯燃燒期（速燃期）、明顯燃燒期（速燃期） 從火焰中心形成到示功圖上的壓力達(dá)到最高點(diǎn)從火焰中心形成到示功圖上的壓力達(dá)到最高點(diǎn)為止稱為明顯燃燒期。為止稱為明顯燃燒期。 在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心出現(xiàn)后，與其在均質(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臨近的一薄層混合氣首先燃燒即形成極薄的火焰層，稱為層，稱為火焰前鋒火焰前鋒。 火焰前鋒向前推進(jìn)的法向移動

6、速度，稱為火焰前鋒向前推進(jìn)的法向移動速度，稱為火焰火焰?zhèn)鞑ニ俣葌鞑ニ俣取；鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣纫话??；鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣纫话?080m/s?；旌蠚饧s混合氣約8090%在此期間燃燒完畢，溫度、壓力迅速升在此期間燃燒完畢，溫度、壓力迅速升高，最高壓力在上止點(diǎn)后高，最高壓力在上止點(diǎn)后12A15A（循環(huán)功最多）（循環(huán)功最多）一般占一般占2030CA。缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)與最高溫度點(diǎn)重合。缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)與最高溫度點(diǎn)重合。最高壓力過早使壓縮功增大，過遲散熱損失最高壓力過早使壓縮功增大，過遲散熱損失增大；過大產(chǎn)生振動、噪音，過小使膨脹功增大；過大產(chǎn)生振動、噪音，過小使膨脹功減少。減少。壓力升高率：壓力升高率：即曲軸每轉(zhuǎn)即曲軸每轉(zhuǎn)1

7、度時，缸內(nèi)氣體壓度時，缸內(nèi)氣體壓力的平均升高量：力的平均升高量：P =P/P =（P3-P2）=（3-2） P表征壓力變化的急劇程度。表征壓力變化的急劇程度。 P過大，發(fā)動過大，發(fā)動機(jī)振動和噪聲大，工作粗暴；機(jī)振動和噪聲大，工作粗暴； P在在a/A，汽油機(jī)工作柔和，性能好。，汽油機(jī)工作柔和，性能好。3 3、補(bǔ)燃期（補(bǔ)燃期（后燃期后燃期） 從最高壓力點(diǎn)到燃燒結(jié)束為補(bǔ)燃期。從最高壓力點(diǎn)到燃燒結(jié)束為補(bǔ)燃期。指明顯燃指明顯燃燒期以后在膨脹過程中的燃燒，主要由火焰前鋒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（燃燒室邊緣和縫面過后，后面未及燃燒的燃料（燃燒室邊緣和縫隙）再燃燒，

8、以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)隙）再燃燒，以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（物（H H2 2、O O2 2、COCO等）重新氧化。等）重新氧化。 在膨脹中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，熱能不能充分利在膨脹中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，熱能不能充分利用，使用，使i i，NeNe，g ge e，且排氣溫度，且排氣溫度，散熱，散熱量量。過長回造成發(fā)動機(jī)過熱，排氣管過長回造成發(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?？偨Y(jié)：總結(jié)：1.1.上述三個階段中上述三個階段中, ,火焰?zhèn)鞑テ谒俣然鹧鎮(zhèn)鞑テ谒俣葘 i起決定性的作用。起決定性的作用。要在工作柔和的條件

9、下，要在工作柔和的條件下，盡可能地提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取１M可能地提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取? 2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)明顯燃燒期內(nèi)的平均壓力升明顯燃燒期內(nèi)的平均壓力升高率高率P/P/， 即曲軸每轉(zhuǎn)即曲軸每轉(zhuǎn)1 1度時，缸內(nèi)氣體壓力的平均升高量：度時，缸內(nèi)氣體壓力的平均升高量： P/=P/=（P P3 3-P-P2 2)/()/(3 3-2 2） kPa/kPa/0 0CACA 一般使火焰中心形成點(diǎn)出現(xiàn)在一般使火焰中心形成點(diǎn)出現(xiàn)在TDCTDC前前12-1512-150 0CACA，缸內(nèi)最高壓力，缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)出現(xiàn)在點(diǎn)出現(xiàn)在TDCTDC后后12-1512-150 0CACA。

10、 P/=175 245kPa/P/=175 245kPa/0 0CACA3 3影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩兀河绊懟鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩兀夯旌蠚鉂舛取⒏變?nèi)氣體的紊流強(qiáng)度、殘余廢氣系數(shù)等?；旌蠚鉂舛?、缸內(nèi)氣體的紊流強(qiáng)度、殘余廢氣系數(shù)等。汽油機(jī)燃燒過程與柴油機(jī)燃燒過程的區(qū)別：汽油機(jī)燃燒過程與柴油機(jī)燃燒過程的區(qū)別：1. 1. 屬于預(yù)混合燃燒屬于預(yù)混合燃燒, ,具有定容燃燒的形式。燃燒持續(xù)期約具有定容燃燒的形式。燃燒持續(xù)期約為為2540A(2540A(柴油機(jī)約為柴油機(jī)約為5070A)5070A)。2 2壓縮比小，一般為壓縮比小，一般為7979， ( (柴油機(jī)約為柴油機(jī)約為1222)1222)。熱效率。熱效率低，排

11、溫高（膨脹不充分）。低，排溫高（膨脹不充分）。3 3最高燃燒溫度高（接近定容燃燒）。最高燃燒溫度高（接近定容燃燒）。4 4易燃燒不完全（過量空氣系數(shù)小，防止爆燃燃燒室內(nèi)易燃燒不完全（過量空氣系數(shù)小，防止爆燃燃燒室內(nèi)的激冷區(qū)），的激冷區(qū)），COCO、HCHC、NOxNOx排放高。排放高。5 5揮發(fā)損失大（汽油的揮發(fā)性好）。揮發(fā)損失大（汽油的揮發(fā)性好）。第二節(jié)第二節(jié) 汽油機(jī)的不正常燃燒汽油機(jī)的不正常燃燒( (一一) )現(xiàn)象現(xiàn)象1.1.缸內(nèi)出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲缸內(nèi)出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲2.2.油膜破壞油膜破壞, ,機(jī)件磨損加?。粰C(jī)件磨損加?。?.3.燃燒室、冷卻系過熱，排溫燃燒室、冷卻系過熱，排溫增加

12、；增加；4.Ne4.Ne下降、下降、g ge e升高；升高；5.5.排污增加，嚴(yán)重時排氣冒黑排污增加，嚴(yán)重時排氣冒黑煙；煙；6.6.壓力線出現(xiàn)爆震波。壓力線出現(xiàn)爆震波。圖圖5-3 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(diǎn)火表面點(diǎn)火。一、爆震燃燒一、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, ,末端混合氣末端混合氣的溫度、壓力的溫度、壓力超過其臨界溫度、壓力而超過其臨界溫度、壓力而自燃自燃，形成新的火焰中，形成新的火焰中心心, ,火焰?zhèn)鞑ニ俣燃哟蠡鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣燃哟? (高達(dá)高達(dá)8001000m/s),8001000m/s),

13、使得使得缸內(nèi)局部壓力、溫度急劇升高缸內(nèi)局部壓力、溫度急劇升高, ,壓力來不及平衡壓力來不及平衡, ,形成沖擊波（激波）形成沖擊波（激波）, ,沖擊波反復(fù)撞擊缸壁沖擊波反復(fù)撞擊缸壁, ,（激（激波來回反射，在示功圖上形成鋸齒形）波來回反射，在示功圖上形成鋸齒形）發(fā)出尖銳發(fā)出尖銳的敲缸聲。由于缸內(nèi)局部的高溫、高壓，造成下的敲缸聲。由于缸內(nèi)局部的高溫、高壓，造成下述后果。述后果。( (重載爬坡、急加速時易爆震，換低擋以提高發(fā)動重載爬坡、急加速時易爆震，換低擋以提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可消除爆震機(jī)轉(zhuǎn)速可消除爆震) )（三）危害（三）危害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)

14、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，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

15、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、NeNe下降、下降、gege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 有有燃料因素燃料因素、使用因素使用因素、結(jié)構(gòu)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

16、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、使用因素、使用因素 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加，進(jìn)氣速度加快，壓縮終了氣體的紊流度提高，增加，進(jìn)氣速度加快，壓縮終了氣體的紊流度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，爆燃程度減弱；氣缸火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，爆燃程度減弱；氣缸殘余廢氣殘余廢氣多，會使混合多，會使混合氣自燃溫度提高，著火延遲期加長，可減弱爆燃；氣自燃溫度提高，著火延遲期加

17、長，可減弱爆燃； 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)在在0.850.950.850.95時，自燃溫度低，著火延遲期短，爆時，自燃溫度低，著火延遲期短，爆燃最嚴(yán)重；燃最嚴(yán)重；BTDCBTDC大，易爆燃；大，易爆燃；缸內(nèi)積碳缸內(nèi)積碳使熱阻加大，壁面溫度升使熱阻加大，壁面溫度升高，實際壓縮比增加，爆燃加重。高，實際壓縮比增加，爆燃加重。影響混合氣的溫度和壓力影響混合氣的溫度和壓力3 3、結(jié)構(gòu)因素、結(jié)構(gòu)因素 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?，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?，能避免爆燃；火花塞的位置和?shù)目使火焰行程縮短，可減少爆燃；能避免爆燃；火花塞的位置和數(shù)目使

18、火焰行程縮短，可減少爆燃；使末端氣體接觸的燃燒室壁強(qiáng)冷卻，可減少爆燃；采用小直徑的使末端氣體接觸的燃燒室壁強(qiáng)冷卻，可減少爆燃；采用小直徑的氣缸，不易爆燃。氣缸，不易爆燃。（五）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(diǎn)火推遲點(diǎn)火增多殘余廢氣增多殘余廢氣二、表面點(diǎn)火二、表面點(diǎn)火或熱面點(diǎn)火或熱面點(diǎn)火定義：定義：在火花點(diǎn)火式汽油機(jī)中，凡是不依靠在火花點(diǎn)火式汽油機(jī)中，凡是不依靠火花塞點(diǎn)火，而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面火花塞點(diǎn)火，而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如過熱的火花塞電極、排氣門、積碳）（如過熱的火花塞電極、排氣門、積碳）點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象。

19、點(diǎn)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(diǎn)火非爆燃性表面點(diǎn)火爆燃性表面點(diǎn)火爆燃性表面點(diǎn)火1 1、非爆燃性表面點(diǎn)火、非爆燃性表面點(diǎn)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(diǎn)火后，在火焰?zhèn)鞑c(diǎn)火后，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，熾熱表面在過程中，熾熱表面在火焰到達(dá)前點(diǎn)燃混合火焰到達(dá)前點(diǎn)燃混合氣，其火焰以正常速氣，其火焰以正常速度向未燃?xì)怏w推進(jìn)。度向未燃?xì)怏w推進(jìn)。斷火后發(fā)動機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)就斷火后發(fā)動機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)就是這種現(xiàn)象。是這種現(xiàn)象。2）早燃 熾熱表面溫度較高，在點(diǎn)熾熱表面溫度較高，在點(diǎn)火前，點(diǎn)燃混合氣。

20、由于火前，點(diǎn)燃混合氣。由于點(diǎn)燃區(qū)域較大，火焰?zhèn)鞑c(diǎn)燃區(qū)域較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，速度快，P和和P較大，發(fā)動較大，發(fā)動機(jī)易過熱。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。另外高溫、高壓加重另外高溫、高壓加重了活塞連桿組的機(jī)了活塞連桿組的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷械負(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 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”。被熾熱表面點(diǎn)燃，無壓力波產(chǎn)生，而爆燃時被熾熱表面點(diǎn)燃，無壓力波產(chǎn)生，而爆燃時為自燃，有壓力波產(chǎn)生。為自燃，有壓力

21、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(diǎn)火大體是發(fā)動機(jī)長時間高負(fù)非爆燃性表面點(diǎn)火大體是發(fā)動機(jī)長時間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)引起的荷運(yùn)轉(zhuǎn)引起的2 2、爆燃性表面點(diǎn)火（激爆）、爆燃性表面點(diǎn)火（激爆） 熱面點(diǎn)火后火焰以爆燃速度傳播。由燃燒室沉積熱面點(diǎn)火后火焰以爆燃速度傳播。由燃燒室沉積物引起的物引起的 發(fā)動機(jī)低速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，燃燒室表面極易形發(fā)動機(jī)低速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，燃燒室表面極易形成導(dǎo)熱性很差的沉積物。沉積物被高溫火焰包圍，成導(dǎo)熱性很差的沉積物。沉積物被高溫火焰包圍，急劇氧化而白熾化，將混合氣點(diǎn)燃。急劇氧化而白熾化，將混合氣點(diǎn)燃。

22、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%影響熱面點(diǎn)火的因素及預(yù)防措施影響熱面點(diǎn)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(diǎn)火降低的因素，都可預(yù)防熱面點(diǎn)火選用低沸點(diǎn)汽油和含膠質(zhì)少的機(jī)油。選用低沸點(diǎn)汽油和含膠質(zhì)少的機(jī)油。 在燃料中加抑制熱面點(diǎn)火的添加劑。在燃料中加抑制熱面點(diǎn)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。小結(jié)：小結(jié)：爆燃爆燃 表面點(diǎn)火表面點(diǎn)火 末端混合氣自燃末端混合氣自燃 熾熱表面點(diǎn)燃熾熱表面點(diǎn)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

23、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)。第三節(jié)第三節(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： 汽油對發(fā)動機(jī)發(fā)生爆燃的抵抗能力，用汽油對發(fā)動機(jī)發(fā)生爆燃的抵抗能力，用辛烷值辛烷值表示，表示，辛烷值越高，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 表征汽油的汽化難易程度。蒸發(fā)性越強(qiáng)，與空表征汽油的汽化難易程度。蒸發(fā)性越強(qiáng)，與空氣混合越均

24、勻，混合氣燃燒速度越快，易于完全氣混合越均勻，混合氣燃燒速度越快，易于完全燃燒；但過強(qiáng)，易產(chǎn)生氣阻。燃燒；但過強(qiáng)，易產(chǎn)生氣阻。1.1.點(diǎn)火提前角點(diǎn)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(diǎn)火提前角對示功圖的影響點(diǎn)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，由于燃燒開始時活塞已下行，燃燒容，由于燃燒開始時活塞已下行，燃燒容積較大，燃?xì)馀c氣缸接觸面積大，積較大，燃?xì)馀c氣缸接觸面積大，導(dǎo)致導(dǎo)致: : (1) (1) 損失一部分膨脹功。損失一部分膨脹功。 (2)(2)燃燒在膨脹過程中進(jìn)行，后

25、燃量增大。燃燒在膨脹過程中進(jìn)行，后燃量增大。 散熱損失大，排氣溫度過高，散熱損失大，排氣溫度過高，發(fā)動機(jī)過熱，發(fā)動機(jī)過熱，功率下降功率下降。但缸內(nèi)溫度、壓力的降低。但缸內(nèi)溫度、壓力的降低, ,使使t t2 2增大增大, ,爆燃傾向減小。爆燃傾向減小。 最佳點(diǎn)火提前角：最佳點(diǎn)火提前角：在一定的發(fā)動機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速在一定的發(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(diǎn)火下，對應(yīng)最大的功率和最低的燃油消耗率的點(diǎn)火提前角。提前角。 點(diǎn)火調(diào)整特性：點(diǎn)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、一定的節(jié)氣門開度下，NeNe與與g ge e隨點(diǎn)火提前角的改變而變化的規(guī)律。

26、隨點(diǎn)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 用過量空氣系數(shù)用過量空氣系數(shù)表示。表示。1 1）=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, ,用此混合氣時，發(fā)用此混合氣時，發(fā)動機(jī)的功率達(dá)最大，動機(jī)的功率達(dá)最大，故稱故稱功率混合氣功率混合氣。供供給功率混合氣時給功率混合氣時,爆燃爆燃傾向加大傾向加大 火焰?zhèn)鞑ソ缦蓿夯鹧鎮(zhèn)鞑ソ缦蓿?0.51.30.51.3。圖圖5-7 5-7 對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊憣鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊? 2）低負(fù)荷或怠速時）低負(fù)荷或

27、怠速時較濃的混合氣較濃的混合氣殘余廢氣多，會引起斷火；燃燒速度慢，發(fā)動機(jī)易過熱；殘余廢氣多，會引起斷火；燃燒速度慢，發(fā)動機(jī)易過熱；高溫未燃成分在排氣管口與空氣相遇而激烈氧化，排氣高溫未燃成分在排氣管口與空氣相遇而激烈氧化，排氣管放炮。管放炮。 =0.40.5=0.40.5為火焰?zhèn)鞑ド舷?。為火焰?zhèn)鞑ド舷蕖? 3）=1.05-1.15 =1.05-1.15 時，為經(jīng)濟(jì)混合氣時，為經(jīng)濟(jì)混合氣 燃燒最完全，熱效率最高，油耗最低。但燃燒最完全，熱效率最高，油耗最低。但混合氣過稀，混合氣過稀，燃燒緩慢，含氧高的高溫廢氣能點(diǎn)燃進(jìn)氣管新鮮混合氣燃燒緩慢，含氧高的高溫廢氣能點(diǎn)燃進(jìn)氣管新鮮混合氣化油器回火。化油器

28、回火。=1.31.4為火焰?zhèn)鞑ハ孪?。為火焰?zhèn)鞑ハ孪蕖?)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(diǎn)火提前角最佳時在汽油機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)氣門開度一定，點(diǎn)火提前角最佳時, ,性能指標(biāo)性能指標(biāo)( (功率功率NeNe與燃油消耗率與燃油消耗率gege等等) )隨混合氣成份而變化隨混合氣成份而變化的規(guī)律。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 n n 最佳點(diǎn)火提前角最佳點(diǎn)火提前角 （圖（圖5-6），），所以發(fā)動機(jī)上裝有離心式點(diǎn)火自動提前裝置。所以發(fā)動機(jī)上裝有離心式點(diǎn)

29、火自動提前裝置。 n nt t1 1 v v缸內(nèi)缸內(nèi)r r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(yùn)轉(zhuǎn)時最易發(fā)生爆燃。所以發(fā)動機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時最易發(fā)生爆燃。 n n缸內(nèi)混合氣的渦流運(yùn)動（紊流）缸內(nèi)混合氣的渦流運(yùn)動（紊流）, , 燃料與空氣的混合得到改善；燃料與空氣的混合得到改善； 壓縮過程的放熱量壓縮過程的放熱量缸內(nèi)壓力、溫度缸內(nèi)壓力、溫度 火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣取?.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 滯燃期滯燃期t t1 1 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。 負(fù)荷負(fù)荷燃燒所占

30、的曲軸轉(zhuǎn)角燃燒所占的曲軸轉(zhuǎn)角 最佳點(diǎn)火提前角最佳點(diǎn)火提前角。 （圖（圖5-65-6） 所以發(fā)動機(jī)上裝有真空式點(diǎn)火提前裝置。所以發(fā)動機(jī)上裝有真空式點(diǎn)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、燃燒室壁積碳、進(jìn)氣壓力壁積碳、進(jìn)氣壓力爆燃傾向爆燃傾向。 總之，發(fā)動機(jī)在低速、大負(fù)荷時，最總之，發(fā)動機(jī)在低速、大負(fù)荷時，最易發(fā)生爆燃。易發(fā)生爆燃。 在使用中，調(diào)整點(diǎn)火提前角應(yīng)在低速、在使用中，調(diào)整點(diǎn)火提前角應(yīng)在低速、大負(fù)荷工況下進(jìn)行。大負(fù)荷工況下進(jìn)行。三、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，i i g ge e 。 但爆燃傾向但爆燃傾向，表面點(diǎn)火傾向表面點(diǎn)火傾向 。 2 2、NeNe、g ge 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。 放熱規(guī)律放熱規(guī)律:燃油燃燒時的燃油燃燒時的放熱率放