發(fā)動機(jī)原理第七章汽油機(jī)燃燒過程演示

1、（優(yōu)選）發(fā)動機(jī)原理第七章汽油機(jī)燃燒過程第一頁，共二十八頁。汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程正常燃燒不正常燃燒表面點(diǎn)火爆震后火早火第二頁，共二十八頁。7-1正常燃燒 火花塞放電時兩極電壓可達(dá)10-35kV，擊穿電極間隙的混合氣，造成電極間電流通過。電火花能量點(diǎn)燃電機(jī)附近的混合氣首先形成火焰中心 ，而后火焰前鋒以一定的正常速度擴(kuò)散到整個燃燒室，氣缸內(nèi)溫度和壓力升高。此期間，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃盎鹧媲颁h面的形狀沒有急劇變化，該狀況稱為正常燃燒。 第三頁，共二十八頁。研究燃燒過程的方法很多，但簡單易行且經(jīng)常使用的方法是P-示功圖，它反映了燃燒過程的綜合效應(yīng)。汽油機(jī)典型示功圖如下圖P-圖所示。第四頁，共二十八

2、頁。一、燃燒過程的分段P-圖，稱為燃燒過程的展開示功圖。按缸內(nèi)壓力變化的特征，將燃燒過程分為三個時期：1）滯燃期（著火延遲期、著火落后期）2）急燃期（明顯燃燒期）3）補(bǔ)燃期（后燃期）第五頁，共二十八頁。滯燃期（段） 從火花塞跳火（ 1點(diǎn)）到火焰中心出現(xiàn)（ 2點(diǎn)）的時間或曲軸轉(zhuǎn)角稱為滯燃期（占整個燃燒時間的15%）。 在最佳點(diǎn)火條件下，一般點(diǎn)火能量只需0.2mJ。對較濃和較稀的混氣，點(diǎn)火能量只需3mJ。第六頁，共二十八頁。 為了保證發(fā)動機(jī)在各種工況下都能點(diǎn)火成功，實(shí)際點(diǎn)火能量一般為30-50mJ，高能點(diǎn)火系統(tǒng)則可達(dá)100mJ。 滯燃期每一循環(huán)都可能有變動，有時最大值可達(dá)最小值的數(shù)倍。 為了提高效

3、率，應(yīng)盡量縮短滯燃期。 為了保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，應(yīng)盡量保證滯燃期保持穩(wěn)定。 點(diǎn)火提前角2035，著火延遲角46。第七頁，共二十八頁。影響滯燃期的長短的因素1.混合氣成分）2.點(diǎn)火時缸內(nèi)氣體溫度和壓力（壓縮比）3.缸內(nèi)氣體流動4.火花能量5.殘余廢氣量第八頁，共二十八頁。急燃期（II段） 從出現(xiàn)火焰中心（2點(diǎn)）開始到缸內(nèi)出現(xiàn)最高壓力（3點(diǎn)）為止。此時火焰由火焰中心燒遍整個燃燒室，因此也稱之為火焰?zhèn)鞑ルA段。第九頁，共二十八頁。 燃油80-90在此期間燃燒結(jié)束，一般在上止點(diǎn)后1015CA出現(xiàn)最高壓力。 曲軸每轉(zhuǎn)1時缸內(nèi)壓力升高值/稱為壓力升高率（一般在）。壓力升高率不能過高，過高則易工作粗暴。 最高

4、壓力點(diǎn)出現(xiàn)的時刻，對發(fā)動機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性有重大影響。過早，則引起壓縮負(fù)功增加，壓力升高率增加；反之，則膨脹比減小，傳熱面積增大。可通過調(diào)整點(diǎn)火提前角來調(diào)整最高壓力點(diǎn)出現(xiàn)位置點(diǎn)。第十頁，共二十八頁。影響急燃期的因素1.火焰?zhèn)鞑サ乃俣?.火花塞的位置3.燃燒室形式4.點(diǎn)火提前角燃燒速度即單位時間內(nèi)燃燒的混合氣的數(shù)量?；鹧?zhèn)鞑シ绞礁鶕?jù)混合氣流動狀態(tài)可以分為層流火焰?zhèn)鞑ィㄐ∮?m/s）和湍流火焰?zhèn)鞑ィ?0-80m/s）。第十一頁，共二十八頁。補(bǔ)燃期（段） 缸內(nèi)出現(xiàn)最高壓力（3點(diǎn)）以后到燃燒完全結(jié)束這段時間稱為補(bǔ)燃期，因少量燃料未充分氧化、燃燒室邊緣和汽缸壁上的燃料等繼續(xù)燃燒，而使燃燒推遲。補(bǔ)燃使熱負(fù)荷

5、增加 、熱效率減小、功率下降，若持續(xù)時間過長至排氣門打開時還在燃燒，則會產(chǎn)生排氣管 “放炮”現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)渦流，使后燃期盡可能縮短。第十二頁，共二十八頁。影響補(bǔ)燃期長短的因素1.火焰前鋒過后未來得及燃燒的燃料2.貼附在汽缸壁上未燃燒的燃料3.燃燒產(chǎn)物CO2和H2O的分解現(xiàn)象補(bǔ)燃期內(nèi)活塞已遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，燃燒條件差，放熱量得不到充分利用，所以補(bǔ)燃期越短越好。第十三頁，共二十八頁。二、不規(guī)則燃燒 汽油機(jī)不規(guī)則燃燒是指穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，各循環(huán)之間的燃燒變動和各氣缸之間的燃燒差異。前者稱為循環(huán)間的燃燒變動（或循環(huán)波動），后者稱為各缸間的燃燒差異（或各缸工作不均勻）。第十四頁，共二十八頁。1.循環(huán)間的燃燒變

6、動是點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的一大特征，指發(fā)動機(jī)以某一工況運(yùn)行時，這一循環(huán)和下一循環(huán)燃燒過程的進(jìn)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(jī)輸出功率均不相同。稀混合氣濃混合氣第十五頁，共二十八頁。影響循環(huán)間的燃燒變動的因素1）氣缸內(nèi)氣體運(yùn)動狀況2）每循環(huán)氣缸內(nèi)的混合氣成分降低循環(huán)間波動的措施1）多點(diǎn)點(diǎn)火2）組織進(jìn)氣渦流3）提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速4）采用化學(xué)計(jì)量空燃比5）采用燃油電控噴射技術(shù)6）采用快速、速然燃燒技術(shù)7）加大點(diǎn)火能量第十六頁，共二十八頁。2.各缸間的燃燒差異各缸工作不均勻是針對多缸發(fā)動機(jī)而言的。產(chǎn)生燃燒差異的因素：進(jìn)氣量的差別、混合氣成分不均勻等。各缸工作不均勻性的存在，使得難以找到對各

7、缸都是最佳的點(diǎn)火提前角和過量空氣系數(shù)，動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性等整機(jī)指標(biāo)難以優(yōu)化，振動及噪聲也會增加。第十七頁，共二十八頁。汽油機(jī)的不正常燃燒是指設(shè)計(jì)不當(dāng)或控制不當(dāng)，使之偏離正常點(diǎn)火時間及地點(diǎn)，由此引起燃燒速率急劇上升，壓力急劇增大等異?，F(xiàn)象。不正常燃燒可分為爆震（或爆燃）和表面點(diǎn)火兩類。7-2 不正常燃燒（異常燃燒）第十八頁，共二十八頁。一、爆震 爆震時，缸內(nèi)壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅度波動（鋸齒波），同時發(fā)動機(jī)會產(chǎn)生一種高頻金屬敲擊聲，因此也稱爆震為敲缸。 爆震類似于柴油機(jī)，低溫多階段自然。第十九頁，共二十八頁?，F(xiàn)象：敲缸（缸內(nèi)出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲），燃燒室和冷卻系統(tǒng)過熱，排溫上升，有效燃油消耗率

8、ge上升， 有效功率Pe下降，氣缸壓力線出現(xiàn)鋸齒波。原因：在火焰前鋒到達(dá)之前，末端混合氣的溫度、壓力超過其臨界溫度、壓力而自燃，形成新的火焰中心，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃哟?，使得缸?nèi)局部壓力、溫度急劇升高，壓力來不及平衡，形成沖擊波，沖擊波反復(fù)撞擊缸壁，發(fā)出尖銳的敲缸聲。第二十頁，共二十八頁。危害：/可達(dá)65MPa，缸壁油膜破壞，軸瓦減磨層破壞，連桿彎曲，曲軸裂紋，有效燃油消耗率ge上升， 有效功率Pe下降 。影響因素：1、燃料：用抗爆性好的燃料或加抗暴劑。2、結(jié)構(gòu)：改進(jìn)燃室結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)渦流;合適的火花塞位置，縮短火焰行程； 減小缸徑，加強(qiáng)冷卻，用鋁缸蓋散熱。3、運(yùn)用：提高轉(zhuǎn)速，加強(qiáng)紊流；減小節(jié)氣門，增大

9、廢氣系數(shù)；減小點(diǎn)火提前角；減小壓縮比；加裝 爆震控制裝置。第二十一頁，共二十八頁。二、表面點(diǎn)火汽油機(jī)中，凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等）點(diǎn)燃混合氣而引起的不正常燃燒稱表面點(diǎn)火。表面點(diǎn)火時間是不可控制的。在電火花出現(xiàn)以前的點(diǎn)火稱早燃（早火）。在電火花出現(xiàn)以后的點(diǎn)火稱后燃（后火）。 第二十二頁，共二十八頁。影響表面點(diǎn)火的因素：1.凡是能夠使缸內(nèi)T、P降低的因素，都可預(yù)防表面點(diǎn)火。2.選用低沸點(diǎn)汽油和含膠質(zhì)少的機(jī)油。3.在燃料中添加抑制表面點(diǎn)火的添加劑。4.適當(dāng)降低壓縮比。5.選用合格的火花塞和排氣門。與爆燃的區(qū)別：1.被熾熱表面點(diǎn)燃，無壓

10、力波產(chǎn)生，爆燃時為自燃，有壓力波。2.沉悶的敲缸聲（主要是活塞、連桿、曲軸等的運(yùn)動件受到?jīng)_擊負(fù)荷產(chǎn)生振動產(chǎn)生的）。第二十三頁，共二十八頁。爆燃第二十四頁，共二十八頁。7-3：影響燃燒的因素一、汽油的性質(zhì)： 1、蒸發(fā)性：蒸發(fā)性強(qiáng)，易汽化，混合均勻，燃速快，完全燃燒，動力性經(jīng)濟(jì)性好。但蒸發(fā)性太強(qiáng)易產(chǎn)生氣阻。 2、抗暴性：辛烷值越高抗暴性越強(qiáng)。 二、點(diǎn)火提前角： 過大，滯燃期長， 易爆燃，早燃； 過小， 補(bǔ)燃嚴(yán)重，過熱，都使ge 上升，Pe下降。最佳點(diǎn)火 提前角隨負(fù)荷和轉(zhuǎn)速變化， 故設(shè)提前點(diǎn)火調(diào)節(jié)裝置 （開環(huán)控制、閉環(huán)控制和 混合控制）。第二十五頁，共二十八頁。三、混合氣成分 一般0.80.9，缸內(nèi)燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲螅?、Pz、Tz最大，易爆燃； 1.051.15，傳播速度降低，氧氣充足，燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性好。四、轉(zhuǎn)速 n增加，氣流速度上升， 渦流加強(qiáng)， 火傳播速度增加，燃燒過程縮短， 爆燃傾向下降。第二十六頁，共二十八頁。五、負(fù)荷： 負(fù)荷減小，節(jié)氣門開度減小，進(jìn)氣量減小，殘余廢氣量增多，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，燃燒惡化，經(jīng)濟(jì)性降低。 轉(zhuǎn)速一定，負(fù)荷減小時，應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。第二