第五章 內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成及燃燒1

第五章內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成和燃燒1第五章內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成和燃燒第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動第二節(jié)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒第三節(jié)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室第四節(jié)壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒第五節(jié)壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室

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第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動對空氣運(yùn)動的認(rèn)識早期內(nèi)燃機(jī)一般缸徑大，轉(zhuǎn)速低，認(rèn)為混合氣形成主要是靠油的霧化質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)，不組織空氣運(yùn)動，其措施：1.早期認(rèn)識(40年代前)（1）采用多孔噴油器（4～8個）（2）提高噴油壓力（3）噴柱同燃燒室結(jié)構(gòu)尺寸和形狀相匹配效果：由于n低，D大，循環(huán)供油量多，動力性、經(jīng)濟(jì)性、起動性都理想，但噪音大，油嘴易堵塞。2.近期認(rèn)識(50年代后)內(nèi)燃機(jī)向高速小型發(fā)展，以上方法，出現(xiàn)油耗偏高，發(fā)動機(jī)冒煙（混合時間縮短，燃燒惡化），噴孔堵塞嚴(yán)重（D小，燃油消耗量小，孔多孔徑?。?。組織空氣運(yùn)動3

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)空氣運(yùn)動對混合氣形成和燃燒過程有決定性影響。動力性、經(jīng)濟(jì)性、燃燒噪聲、有害廢氣的排放汽油機(jī)組織良好的缸內(nèi)空氣運(yùn)動對提高汽油機(jī)的火焰?zhèn)鞑ニ俾?、降低燃燒循環(huán)變動、適應(yīng)稀燃或?qū)尤加兄匾饔?；柴油機(jī)對提高柴油機(jī)的燃油空氣混合速率，提高燃燒速率，促進(jìn)燃燒過程中空氣與未燃燃料的混合(熱混合作用)有重要作用。深入了解內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)空氣運(yùn)動對燃燒過程的影響和作用，對于組織良好的燃燒過程，開發(fā)具有高性能和低污染的發(fā)動機(jī)具有重要意義。4內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)氣體運(yùn)動方式渦流擠流滾流湍流

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動5

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動一、渦流1、進(jìn)氣渦流定義：在進(jìn)氣過程中形成的，繞氣缸軸線有組織的氣流運(yùn)動，稱為進(jìn)氣渦流。進(jìn)氣過程所產(chǎn)生的旋流可以持續(xù)到燃燒膨脹過程。柴油機(jī)進(jìn)氣渦流主要用于增強(qiáng)噴油油束與空氣的混合，提高燃油與空氣混合速率，這有助于柴油機(jī)的快速燃燒。汽油機(jī)進(jìn)氣渦流主要用于增加火焰?zhèn)鞑ニ俾?，?shí)現(xiàn)快速燃燒。進(jìn)氣渦流的大小由進(jìn)氣道形狀和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速決定。6

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動一、渦流2.進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法采用帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣門切向氣道螺旋氣道7

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動一、渦流(1)采用帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣門2.進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法強(qiáng)制空氣從導(dǎo)氣屏的前面流出,依靠氣缸壁面約束，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。8

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動一、渦流(1)采用帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣門由于導(dǎo)氣屏的存在，使在導(dǎo)氣屏占據(jù)的氣門周長范圍內(nèi)氣流不進(jìn)入氣缸，增大了導(dǎo)氣屏對面的氣流速度，從而形成對氣缸中心O的動量矩。平直無旋氣道改變導(dǎo)氣屏包角β的大小和導(dǎo)氣屏安裝角α的大小，均可改變渦流強(qiáng)度。β角一般常選80—120°，α角在90-270°附近可望形成較強(qiáng)的渦流(兩者產(chǎn)生的渦流轉(zhuǎn)動方向相反)。9

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動一、渦流(1)采用帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣門導(dǎo)氣屏缺點(diǎn)：a.由于導(dǎo)氣屏減小氣流流通截面，流動不對稱，使流動阻力增加，充量系數(shù)降低。b.由于氣門上有導(dǎo)氣屏，為保證工作時氣流的旋轉(zhuǎn)方向和強(qiáng)度，進(jìn)氣門必須有導(dǎo)向裝置，以防工作時轉(zhuǎn)動，這都使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本增加。c.氣門盤剛度不均勻，變形大，氣門在工作時又不能轉(zhuǎn)動，使氣門容易偏磨，對氣門密封不利。10

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動2.進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法(2)切向氣道在氣門座前強(qiáng)烈收縮，引導(dǎo)氣流以單邊切線方向進(jìn)入氣缸，從而造成氣門口速度分布的不均勻。切向進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡單，在對進(jìn)氣渦流要求低時，流動阻力不大，但當(dāng)對渦流要求高時，由于氣門口速度分布過于不均勻，氣門流通面積實(shí)際上得不到充分利用，氣道阻力將很快增加，因此切向氣道適用于要求進(jìn)氣渦流強(qiáng)度不高的發(fā)動機(jī)上。11

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動2.進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法(2)切向氣道12

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動2.進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法（3）螺旋氣道在氣門座上方的氣門腔內(nèi)做成螺旋形，使氣流在螺旋氣道內(nèi)就形成—定強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)，促使進(jìn)氣過程中形成繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的氣流。13

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動2.進(jìn)氣渦流的產(chǎn)生方法(3)螺旋氣道相當(dāng)于在平直氣道出口速度分布的基礎(chǔ)上，增加—個切向速度，合成后的速度圖是一個對稱圖形。14

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動3.氣道的評定方法一、渦流為了增加進(jìn)氣充量，氣道的流動阻力越小越好；氣道的質(zhì)量指標(biāo)主要有流動阻力和渦流強(qiáng)度；希望在盡可能小的阻力下有足夠的渦流強(qiáng)度。評定指標(biāo)：無量綱流量系數(shù)無量綱渦流數(shù)評價不同氣門升程下氣道的阻力特性或流通能力評價不同氣門行程下氣道形成渦流的能力。渦流比評價不同氣門行程下氣道形成渦流的強(qiáng)度。15在穩(wěn)流氣道試驗(yàn)臺(圖5—3)上評定渦流強(qiáng)度的方法基本相近，一般采用葉片風(fēng)速儀測量模擬氣缸內(nèi)渦流的轉(zhuǎn)速或用角動量矩直接測出渦流的角動量，氣體流量用流量計(jì)測定。測量方法一般采用定壓差法，在不同的氣門升程下測量葉片的轉(zhuǎn)速和氣體流量。16Q為試驗(yàn)測得的實(shí)際空氣流量A為氣門座內(nèi)截面面積無量綱流量系數(shù)定義為流過氣門座的實(shí)際空氣流量與理論空氣流量之比dv為氣門座內(nèi)徑n為進(jìn)氣門數(shù)目υ0為理論進(jìn)氣速度為進(jìn)氣道壓力降，一般取2.5kPaρ為氣門座處氣體的密度(kg／m3)（1）無量綱流量系數(shù)（氣道的流通能力）17Ricardo無量綱渦流數(shù)NR為:D為缸徑υ0為理論進(jìn)氣速度為葉片旋轉(zhuǎn)角速度（2）無量綱渦流數(shù)（形成渦流的能力）18Ricardo渦流比為為葉片旋轉(zhuǎn)角速度ωe為發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度（3）渦流比19

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動二.擠流定義：在壓縮過程后期，活塞表面的某一部分和氣缸蓋彼此靠近時所產(chǎn)生的徑向或橫向氣流運(yùn)動稱為擠壓流動，又稱擠流。逆擠流：當(dāng)活塞下行時，燃燒室中的氣體向外流到環(huán)形空間，產(chǎn)生膨脹流動汽油機(jī)緊湊型燃燒室都利用較強(qiáng)的擠流運(yùn)動，以增強(qiáng)燃燒室內(nèi)的湍流強(qiáng)度，促進(jìn)混合氣快速燃燒。逆擠流在柴油機(jī)上有助于將燃燒室內(nèi)的混合氣流出，使其進(jìn)一步和氣缸內(nèi)的空氣混合燃燒，對改善燃燒和降低排放十分有利。20

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動二.擠流擠流壓縮渦流逆擠流膨脹渦流擠流強(qiáng)度主要由擠氣面積和擠氣間隙的大小決定。形成的有組織的旋轉(zhuǎn)空氣運(yùn)動21

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動三、滾流和斜軸渦流滾流：在進(jìn)氣過程中形成的，繞氣缸軸線垂直線旋轉(zhuǎn)的有組織的空氣漩流，稱為滾流或橫軸渦流。滾流較適宜于在四氣門汽油機(jī)上使用。缸內(nèi)直噴汽油機(jī)斜向旋流由進(jìn)氣渦流和滾流兩部分組成的。繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的橫向分量繞氣缸軸線垂直線旋轉(zhuǎn)的縱向分量斜軸渦流在上止點(diǎn)附近能形成更強(qiáng)的湍流運(yùn)動，提高混合氣（特別是稀混合氣）燃燒速率。22當(dāng)活塞接近于上止點(diǎn)時，大尺度的滾流將破裂成眾多小尺度的渦，使湍流強(qiáng)度和湍流動能增加，大大提高火焰?zhèn)鞑ニ俾?，改善發(fā)動機(jī)性能。23

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動四、湍流主要用于提高火焰?zhèn)鞑ニ俣冉M織適當(dāng)?shù)耐牧骺梢愿纳迫加停ū诿嬗湍ぃ┡c空氣混合（4JB1柴油機(jī)）定義：在氣缸內(nèi)形成的無規(guī)則的氣流運(yùn)動稱為湍流。（四氣門雙氣道）汽油機(jī)柴油機(jī)24

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動四、湍流采用統(tǒng)計(jì)的方法定義湍流特性參數(shù)，在統(tǒng)計(jì)定常的湍流場中，某方向上的當(dāng)?shù)厮矔r流速U可以寫為平均速度u(t)為流速的脈動分量τ為時間；t0為起始時間湍流強(qiáng)度脈動速度分量的均方根值25

第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動五、空氣運(yùn)動帶來的效果1.空氣利用率大大提高,φa明顯降低；（φa＝1.1~1.3）2.高速性能好；(be低,不冒煙)3.促使油粒分散,擴(kuò)大了混合范圍。4.充分利用了熱混合作用。26熱混合作用進(jìn)氣結(jié)束時，汽缸內(nèi)旋流速度的分布表明，小于某一半徑時，切線速度隨半徑的增加而增大，速度呈剛體流分布；越過這一半徑時，切線速度隨半徑的增加而減小，速度呈勢流分布。直接噴射式燃燒室內(nèi)的空氣運(yùn)動在壓縮上止點(diǎn)附近接近剛體流，即燃燒室中氣流切向速度隨燃燒室半徑的增大而增大，氣流壓力同氣流速度平方成正比，中心部分壓力低，外圍壓力高；AF離F向PVm27熱混合作用若一質(zhì)點(diǎn)A在旋轉(zhuǎn)氣流中運(yùn)動：一方面受離心力作用，向外運(yùn)動，另一方面受壓差作用，推向燃燒室中心；液體油滴或燃油蒸汽密度比空氣大，離心力起主導(dǎo)作用，呈向外運(yùn)動趨勢。按螺旋線向外運(yùn)動已燃?xì)怏w密度比空氣小，向內(nèi)推力起主導(dǎo)作用，呈向內(nèi)運(yùn)動趨勢。按螺旋線向內(nèi)運(yùn)動由于在旋轉(zhuǎn)氣流中火焰向燃燒室中心運(yùn)動，又將部分的新鮮空氣擠向外壁，以促進(jìn)空氣與未燃燃料混合的作用稱為熱力混合作用。AF離F向PVm28第二節(jié)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒一、點(diǎn)火過程火花點(diǎn)火過程十分復(fù)雜，至今仍有許多方面還不清楚，整個放電過程可以分成三個階段：1－高壓連接端；2－Al2O3陶瓷絕緣體；3－外殼；4－隔熱帶；5－導(dǎo)電玻璃密封劑；6－外部卡口墊圈；7－Ni/Cu合金中心電極；8－接地電極擊穿階段電弧階段輝光放電階段29(1)擊穿階段火花塞電極在高電壓(約10~15kv)作用下，擊穿電極間隙內(nèi)的混合氣，使它的溫度升至60000K，壓力上升到幾十個MPa，從而產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的激波向四周傳播，使等離子通道的體積迅速膨脹，而壓力、溫度迅速下降，稱為擊穿階段。通過火花塞間隙的峰值電流高達(dá)200A，但整個擊穿階段的時間約10ns。(2)電弧階段電弧放電的電壓較低(50~l00v)，電流仍高，在電弧階段放電帶的中心部分的離解程度仍很高，但離子化程度較低。一般認(rèn)為，在電弧階段火焰?zhèn)鞑ラ_始發(fā)生。(3)輝光放電階段輝光放電階段電流低于200mA，在陰極上有大的電壓降。點(diǎn)火絕大部分的點(diǎn)火能量在此時放出，但能量損失比電弧階段更大，氣體的最高平衡溫度下降到3000K。30第二節(jié)點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒一、點(diǎn)火過程在發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件下：靜止的具有化學(xué)計(jì)量比的混合氣：點(diǎn)火能量只需要0.2mJ較稀或較濃的混合氣及電極處混合氣有較高流速：點(diǎn)火能量為3mJ為能使發(fā)動機(jī)在各種上況下都能可靠點(diǎn)火：常規(guī)點(diǎn)火系統(tǒng)供給的能量一般為30~50mJ31二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒預(yù)混燃燒：擴(kuò)散燃燒：火焰中心到達(dá)之前燃料與空氣充分混合的燃燒。燃料著火后仍有燃料噴入氣缸，處于一邊噴油，一邊混合，一邊燃燒，混合過程控制了燃燒速率。汽油機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)燃燒的特點(diǎn)：1.外部形成可燃混合氣(混合時間長，混合均勻)2.外源點(diǎn)火(自燃溫度高，壓縮比小，不能自行著火)3.量調(diào)節(jié)(改變負(fù)荷是改變混合氣量)4.預(yù)混燃燒對燃燒的要求：燃燒完全及時，輕聲無煙。32二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(一)定容燃燒彈中的燃燒(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程(三)燃燒過程按已燃質(zhì)量分量劃分(四)火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?五)著火界限(六)利用示功圖獲取的燃燒特征參數(shù)(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)(八)燃燒的循環(huán)變動33二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(一)定容燃燒彈中的燃燒定容燃燒彈分成相等的四部分，包含等量的可燃混合氣，狀態(tài)為(p0，T0)。第一部分燃燒后，壓力溫度升高，壓縮其余未燃部分，其余部分由于壓縮與傳熱的影響，溫度與壓力也有所提高區(qū)域2開始燃燒時，混合氣是在比始壓始溫高的壓力溫度下燃燒。燃燒時氣體膨脹，進(jìn)而壓縮已燃燒氣體1和未燃燒氣體3和4，使它們的壓力溫度再升高，然后依次燃燒3和4部分的混合氣。34二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(一)定容燃燒彈中的燃燒結(jié)論：1)火焰沿燃燒室不斷傳播，后一層比前一層混合氣有更高的密度，因此等截面燃燒室內(nèi)，燃燒速率是不相等的。2)燃燒室內(nèi)各處的燃?xì)鉁囟炔幌嗟取？拷鸹ㄈ旌蠚庾钕仍谳^低溫度下燃燒，在低壓下膨脹，最后在高壓下回到原來體積。除獲得燃燒的化學(xué)能外，還獲得壓縮功，因而最終溫度較高。最后燃燒的混合氣要損失一部分功，因而溫度較低。100℃燃燒過程(在火焰?zhèn)鞑ソ咏K點(diǎn)時)

，火花塞附近發(fā)生所謂“后輝”現(xiàn)象的原因。35二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(一)定容燃燒彈中的燃燒結(jié)論：3)由于燃燒室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ鸬膲嚎s一膨脹作用，在氣流靜止的燃燒室內(nèi)引起氣流的運(yùn)動，而且燃燒初期的運(yùn)動方向與燃燒末期是相反的。使火焰?zhèn)鞑ニ俣犬a(chǎn)生先加速后減速的傾向。36二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程分為三個階段：著火延遲期（滯燃期）急燃期后燃期I著火延遲期II急燃期III后燃期37(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程I著火延遲期1.著火延遲期（滯燃期）從火花塞跳火到形成火焰中心的階段。由于汽油的自燃溫度高，壓縮比小，則壓縮終點(diǎn)溫度壓力低，混合氣不能產(chǎn)生自燃。在火花塞跳火后，需經(jīng)過一段時間的準(zhǔn)備后，才形成明顯燃燒的火焰核心。存在原因:氣缸壓力開始與壓縮壓力相分離的2點(diǎn)點(diǎn)火提前角：從火花塞跳火瞬時到活塞行至上止點(diǎn)時的曲軸轉(zhuǎn)角，一般為20—35oCA。38(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程I著火延遲期1.著火延遲期（滯燃期）影響滯燃期長短的因素：燃料的品質(zhì)。（活化能，辛烷值。辛烷值↑，滯燃期↑）2)

開始點(diǎn)火時氣缸內(nèi)氣體的壓力、溫度。它與壓縮比有關(guān)，壓縮比↑

，滯燃期↓。3)過量空氣系數(shù)。φa當(dāng)φa＝0.8~0.9時，滯燃期最短。4)殘余廢氣量殘余廢氣量↑

，τi↑。5)點(diǎn)火能量火花能量↑，τi↓6）缸內(nèi)混合氣運(yùn)動混合氣運(yùn)動↑→紊流↑→τi↓混合氣運(yùn)動↑→對流換熱損失↑→散熱↑→τi↑τi稍有增加汽油機(jī)缸內(nèi)著火的時間(2點(diǎn))可用控制點(diǎn)火提前角的辦法來達(dá)到，所以滯燃期的長短對汽油機(jī)工作的影響不大，這一點(diǎn)是與柴油機(jī)完全不同的。2點(diǎn)在上止點(diǎn)前12℃A~15℃A39(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程II急燃期2.急燃期（火焰?zhèn)鞑ルA段）是從火焰中心形成到最大壓力的階段，這時期火焰中心傳遍了整個燃燒室。壓力升高很快，壓力升高率大，為dp/dφ=0.2~0.4MPa/CA，最大壓力出現(xiàn)。特點(diǎn)：注意：壓力升高率代表發(fā)動機(jī)工作粗暴的程度。火焰?zhèn)鞑ニ俾省琩p/dφ↑。（1）火焰?zhèn)鞑ニ俾剩?）燃燒結(jié)構(gòu)燃燒結(jié)構(gòu)緊湊，dp/dφ↑（3）火花塞的安裝位置影響火焰中心的傳播距離40(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程最高壓力點(diǎn)2.急燃期（火焰?zhèn)鞑ルA段）最高壓力點(diǎn)：最高燃燒壓力點(diǎn)3到達(dá)的時刻，對發(fā)動機(jī)的功率、經(jīng)濟(jì)性有重大影響。到達(dá)過早：

dp/dφ增加，最高燃燒壓力過高，工作粗暴。壓縮過程負(fù)功增加。到達(dá)過晚：膨脹比減小，燃燒高溫時期的傳熱表面積增加，油耗上升，但工作柔和。最高壓力在上止點(diǎn)后12℃A~15℃A，可通過點(diǎn)火提前角調(diào)整。41(二)點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的燃燒過程3.后燃期由于：III后燃期從最高壓力點(diǎn)到燃燒結(jié)束點(diǎn)。（1）混合不均勻，湍流火焰前鋒后面沒有完全燃燒掉的燃料，以及附在氣缸壁面的混合氣層繼續(xù)燃燒。（2）汽油機(jī)燃燒產(chǎn)物CO2和H2O的離解現(xiàn)象比柴油機(jī)嚴(yán)重，在膨脹過程中溫度下降后又部分復(fù)合就放出熱量，一般也作后燃看待。42二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(三)燃燒過程按已燃質(zhì)量分量劃分按每循環(huán)的已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系可分為：快速燃燒期燃料－空氣混合物的燃燒速度：火焰發(fā)展期小→大→0。指從火花點(diǎn)火到燃料化學(xué)能釋放10％之間。從火焰擴(kuò)展階段（已燃質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)到10％）到火焰?zhèn)鞑ミ^程終點(diǎn)（已燃質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)到90％）之間。

總?cè)紵冢赫麄€燃燒過程的持續(xù)期，它是火焰發(fā)展期與快速燃燒期之和。43二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(四)火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?.火焰?zhèn)鞑ニ俾蔛f區(qū)分三種不同的速率火焰?zhèn)鞑ニ俾蔛f層流火焰?zhèn)鞑ニ俾蔛L混合氣運(yùn)動速率Sg火焰前鋒相對于燃燒室壁面?zhèn)鞑サ慕^對速率?；鹧媲颁h相對于未燃混合氣的相對速率。已燃?xì)怏wSL未燃?xì)怏wSgSf三種速率的關(guān)系：44二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(四)火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?.湍流火焰速率ST由于層流火焰速度很低，不滿足內(nèi)燃機(jī)混合要求，應(yīng)組織湍流。大尺度的湍流將使火焰前鋒面發(fā)生扭曲，除使其面積增大外，還使火焰前鋒分裂成許多燃燒中心，導(dǎo)致湍流火焰速率大大增加；小標(biāo)尺的湍流也可大大增加焰面中分子與新鮮混合氣中的分子的相互滲透，因此也使湍流速率增加。45二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(四)火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?.湍流火焰速率ST經(jīng)驗(yàn)公式：n為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(r／min)Se:已燃區(qū)膨脹速率46二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(四)火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?.湍流火焰速率ST實(shí)際燃燒過程中，火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c湍流強(qiáng)度之間的關(guān)系：湍流強(qiáng)度不高時火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c湍流強(qiáng)度呈線性關(guān)系。湍流增加到一定強(qiáng)度時火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S湍流強(qiáng)度的增加而呈非線性增加趨勢。湍流強(qiáng)度太強(qiáng)火焰?zhèn)鞑ニ俾视锌赡軙S湍流強(qiáng)度的增加而降低。汽油機(jī)中，組織適當(dāng)強(qiáng)度的湍流有助于提高火焰?zhèn)鞑ニ俾剩珡?qiáng)的湍流不僅不利于提高火焰?zhèn)鞑ニ俾?，反而會使傳播中的火焰淬熄?7二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(四)火焰?zhèn)鞑ニ俾屎腿紵俾?.燃燒速率Un燃燒速率是單位火焰前鋒表面積在單位時間燃燒的新鮮混合氣量。4.火焰前峰面的放熱率F:火焰前鋒在傳播途徑上的表面積。48二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(五)著火界限當(dāng)P,T一定時，燃料氧化（反應(yīng)）速度同可燃混合氣濃度有關(guān)?？扇蓟旌蠚膺^濃即油多氧少，當(dāng)火焰中心形成后，由于氧少，氧化速度減慢，放熱量減少，不能迅速傳播。不能著火可燃混合氣過稀即油少氧多，當(dāng)火焰中心形成后，由于燃油少，熱值低，放熱量少，傳播速度慢，甚至中斷。不能著火可燃混合氣，只有放出的熱量大于向四周混合氣的散熱量，火焰才能傳播發(fā)展；反之，將自行熄滅。這兩個界限的混合氣濃度稱為可燃范圍或著火界限。49二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(五)著火界限幾種燃料的可燃范圍大致如下：燃料濃限稀限燃料濃限稀限汽油0.51.30酒精0.41.70苯0.41.25醚0.41.25各種燃料著火界限的數(shù)值是不同的，所有影響可燃混合氣初期放熱速率和散熱速率的因素，都會影響著火界限?？扇蓟旌蠚獬跏紲囟仍龈咧鸾缦迶U(kuò)大殘余廢氣系數(shù)增加著火界限減小50二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(五)著火界限在實(shí)際發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)，由于各處的溫度、壓力并不完全相同，空氣、燃料及殘余廢氣的混合也不一定絕對均勻，著火界限比上面列出的范圍窄。在汽油噴射、分層燃燒的汽油機(jī)以及柴油機(jī)中，由于整個燃燒室內(nèi)混合氣分布不均勻。因此按平均意義上的過量空氣系數(shù)表示的可燃范圍就失去意義。51二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒（六）利用示功圖獲得的燃燒特征參數(shù)1、最高燃燒壓力Pmax

及其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角φPmax2、最高燃燒溫度Tmax

及其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角φTmax3、最大壓力升高率(dp/dφ)max

及其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角4、最高放熱率峰值(dQB/dφ)max

及其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角5、火焰發(fā)展期，快速燃燒期及其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角52二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒（六）利用示功圖獲得的燃燒特征參數(shù)6、放熱率曲線面心對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角φc。φc

越小，燃燒越靠近上止點(diǎn)，燃燒效率高，但工作粗暴。53二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)1、點(diǎn)火提前角不同時的燃燒過程2、混合氣濃度不同時的燃燒過程3、負(fù)荷不同時的燃燒過程4、轉(zhuǎn)速不同時的燃燒過程54

1、點(diǎn)火提前角不同時的燃燒過程(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)點(diǎn)火提前角是從火花塞跳火到上止點(diǎn)間的曲軸轉(zhuǎn)角。點(diǎn)火提前角過大時增加了壓縮功的消耗，示功圖面積也減小，功率降低，同時，發(fā)動機(jī)工作粗暴性增加，爆燃的傾向也增加。點(diǎn)火提前角過小時使燃燒在膨脹過程中進(jìn)行，燃燒的最高壓力和最高溫度將降低，熱損失增多，功率下降。55

1、點(diǎn)火提前角不同時的燃燒過程(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)最佳點(diǎn)火提前角Pebeθ最佳點(diǎn)火提前角最佳點(diǎn)火提前角相當(dāng)于使最高燃燒壓力在上止點(diǎn)后12～15CA時到達(dá)，這時實(shí)際示功圖與理論示功圖最為接近(時間損失最小)。選擇最佳點(diǎn)火提前角時，要考慮到發(fā)動機(jī)的整個運(yùn)行范圍能保證最大功率而無爆燃發(fā)生。影響汽油機(jī)最佳點(diǎn)火提前角的因素很多，如轉(zhuǎn)速、過量空氣系數(shù)、進(jìn)氣壓力和溫度等，它只能在試驗(yàn)中予以測定。56

1、點(diǎn)火提前角不同時的燃燒過程(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)汽油機(jī)點(diǎn)火提前特性:在汽油機(jī)上，保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速及混合氣濃度一定，記錄功率、燃油消耗率、排氣溫度隨點(diǎn)火提前角的變化。a）節(jié)氣門全開b）轉(zhuǎn)速n=1600r/min對于發(fā)動機(jī)每—上況都存在一最佳點(diǎn)火提前角。57(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)Φa對燃燒過程的影響可用調(diào)整特性來反映在汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度保持一定，點(diǎn)火提前角為最佳值時調(diào)節(jié)供油量，記錄功率、燃油消耗率、排氣溫度隨過量空氣系數(shù)的變化曲線，稱為汽油機(jī)在某一轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度下的調(diào)整特性。2、混合氣濃度不同（Φa不同）時的燃燒過程58(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)2、混合氣濃度不同（Φa不同）時的燃燒過程1）當(dāng)φa=0.8~0.9時，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁?，這時發(fā)動機(jī)的功率Pe最大。稱為功率混合氣。由于這時燃燒產(chǎn)生的壓力和溫度都較高，所以產(chǎn)生的爆燃的傾向也最大。2）當(dāng)φa=1.03~1.1時，燃油消耗率最低，稱為經(jīng)濟(jì)混合氣。這主要是因?yàn)闅飧變?nèi)燃料、空氣和殘余廢氣不能絕對均勻混合，因而不可能剛好在φa=1時獲得完全燃燒。3）當(dāng)混合氣過濃或過稀時，都會產(chǎn)生不完全燃燒，CO、HC排放量增大?；鹧?zhèn)鞑ソ缦蓿?/p>

0.5<φa<1.3。59(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)2、混合氣濃度不同（Φa不同）時的燃燒過程汽油機(jī)常用工況中小功率，因此按經(jīng)濟(jì)混合氣來工作，當(dāng)負(fù)荷超過80％以后，為獲得動力性，則犧牲經(jīng)濟(jì)性，多加油（加濃）。低負(fù)荷或怠速時→較濃的混合氣60(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)3、負(fù)荷不同時的燃燒過程在汽油機(jī)上，轉(zhuǎn)速保持不變，通過改變節(jié)氣門開度來調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的混合氣量來到達(dá)不同的負(fù)荷要求。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)小時，充量系數(shù)急劇下降，但留在氣缸內(nèi)的殘余廢氣量不變，使殘余廢氣系數(shù)增加，滯燃期增加，火焰?zhèn)鞑ニ俾氏陆?，最高爆發(fā)壓力、最高燃燒溫度、壓力升高比均下降，冷卻水散熱損失相對增加，因而燃油消耗率增加。因此，隨著負(fù)荷的減小，最佳點(diǎn)火提前角要提早。在傳統(tǒng)汽油機(jī)中，采用點(diǎn)火提前真空調(diào)節(jié)器來自動調(diào)整。61(七)不同工況下燃燒過程的特點(diǎn)4、轉(zhuǎn)速不同時的燃燒過程轉(zhuǎn)速n↑湍流↑→火焰?zhèn)鞑ニ俾省觟↓進(jìn)氣阻力↑→φc

↓，φr

↑→τi↑燃燒時間縮短（1/6n)→τi↑綜合影響，使以秒計(jì)的滯燃期與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不大，但是按曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的滯燃期卻隨轉(zhuǎn)速的增加而增大。由自動點(diǎn)火提前裝置來實(shí)現(xiàn)。62點(diǎn)火提前角對汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性影響較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果點(diǎn)火提前角偏離最佳值5°(CA)，熱效率下降1％；偏離10°(CA)，熱效率下降5％；偏離20°(CA)，熱效率下降16％。傳統(tǒng)的真空和離心調(diào)節(jié)裝置只能隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的變化對點(diǎn)火提前角作近似控制；此外，影響最佳點(diǎn)火提前角的因素較多(如大氣壓力、溫度、濕度、缸體溫度、燃料辛烷值、空燃比、殘余廢氣系數(shù)、排氣再循環(huán)等)，傳統(tǒng)的點(diǎn)火控制裝置只考慮了其中的兩個因素。63為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前角的精確控制，近年來發(fā)展了一種點(diǎn)火時間的電子控制，它大體上分成兩類。一類是計(jì)算機(jī)開環(huán)控制，它是一種預(yù)定順序控制，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)荷傳感器測得的信號，在存儲器中預(yù)定的特性圖上找出對應(yīng)于該工況的近似最佳點(diǎn)火提前角來控制點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火。預(yù)定特性圖是事先通過試驗(yàn)得到的近似最佳點(diǎn)火提前角與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的三維曲線圖或表格，存儲在存儲器中，若多加幾個傳感器還可監(jiān)控更多的參數(shù)。6465另一類是閉環(huán)控制，它是一種自適應(yīng)控制或反饋控制，根據(jù)反饋信息確定下一次點(diǎn)火提前角的調(diào)節(jié)方向。目前作為反饋信息的參數(shù)采用轉(zhuǎn)速較多，其調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的控制邏輯為：當(dāng)負(fù)荷不變時，改變點(diǎn)火提前角一個步長，則：

點(diǎn)火提前后，轉(zhuǎn)速增加——點(diǎn)火再提前點(diǎn)火提前后，轉(zhuǎn)速下降——點(diǎn)火推遲點(diǎn)火推遲后，轉(zhuǎn)速增加——點(diǎn)火再推遲點(diǎn)火推遲后，轉(zhuǎn)速下降——點(diǎn)火提前66二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒(八)燃燒的循環(huán)變動1、燃燒循環(huán)變動現(xiàn)象2、燃燒循環(huán)變動的表征參數(shù)3、產(chǎn)生燃燒循環(huán)變動的原因4、降低燃燒循環(huán)變動的措施67(八)燃燒的循環(huán)變動1、燃燒循環(huán)變動現(xiàn)象在發(fā)動機(jī)以其某一工況穩(wěn)定運(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)功率輸出均不相同。68(八)燃燒的循環(huán)變動1、燃燒循環(huán)變動現(xiàn)象采用稀薄燃燒和在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時，這種循環(huán)的變動會加劇。有些循環(huán)的燃燒過程進(jìn)行得快，有些循環(huán)進(jìn)行得慢，這將使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生波動，因而影響發(fā)動機(jī)的性能。燃燒快的循環(huán)氣缸最高爆發(fā)壓力和爆燃的趨勢都增加。因而限制了使用低辛烷值汽油和采用高壓縮比。燃燒慢的循環(huán)HC排放及油耗都會大幅度上升燃燒循環(huán)變動每一循環(huán)點(diǎn)火提前角不可能都處在最佳值影響發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)提高可降低最高燃燒壓力，改善工作粗暴性和燃油經(jīng)濟(jì)性，降低發(fā)動機(jī)排放污染。消除氣缸壓力的循環(huán)變動69(八)燃燒的循環(huán)變動2、燃燒循環(huán)變動的表征參數(shù)最佳點(diǎn)火提前角空燃比根據(jù)平均循環(huán)的要求確定的壓縮比燃料辛烷值根據(jù)最傾向于爆燃的要求確定的只有減少燃燒循環(huán)變動，才有可能獲得最佳的性能。燃燒的循環(huán)變動較高的排氣污染平均指示壓力以及輸出轉(zhuǎn)矩的變動，使車輛的驅(qū)動性能惡化。70(八)燃燒的循環(huán)變動2、燃燒循環(huán)變動的表征參數(shù)1)與氣缸壓力有關(guān)的參數(shù)：2)與燃燒速率有關(guān)的參數(shù)：3)與火焰前鋒位置相應(yīng)的參數(shù)：4)與排放有關(guān)的參數(shù)：最高氣缸壓力及對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角最大壓力升高率及對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角平均指示壓力最大燃燒速率、火焰發(fā)展曲軸轉(zhuǎn)角、快速燃燒曲軸轉(zhuǎn)角火焰半徑、火焰前鋒面積、己燃和未燃的容積隨時間的變化曲線、火焰到達(dá)某一指定位置所需要的時間。CO、未燃HC、NOX的含量71(八)燃燒的循環(huán)變動2、燃燒循環(huán)變動的表征參數(shù)由于壓力參數(shù)比較容易測量，因此常用它來表征燃燒的循環(huán)變動。從壓力參數(shù)出發(fā)、可以定義出度量燃燒循環(huán)變動的一個重要參數(shù)，即平均指示壓力變動系數(shù)是燃燒穩(wěn)定性和評價車輛驅(qū)動件的主要參數(shù)，一般認(rèn)為此值不應(yīng)超過10%為宜。72(八)燃燒的循環(huán)變動3、產(chǎn)生燃燒循環(huán)變動的原因(1)氣缸內(nèi)氣體運(yùn)動狀況的循環(huán)變動。(2)氣缸內(nèi)的混合氣成分的循環(huán)變動?？傊?，氣流速度(平均參數(shù)和湍流參數(shù))的變動，空燃比的變動以及空氣、燃料和廢氣混合情況的變動，是造成燃燒循環(huán)變動的主要原因。湍流強(qiáng)度循環(huán)變動氣流場作循環(huán)變動火焰中心軌跡及火焰的初始生長速率改變?；鹧嫦蛘麄€燃燒室發(fā)展的進(jìn)程，如火焰與壁面的關(guān)系、火焰前鋒面積的變化以及燃燒速率等，受氣流變化的影響。由于空氣、燃料、EGR和殘余廢氣之間混合情況的變動而造成燃燒的變動。73

1)多點(diǎn)點(diǎn)火有利于減少壓力的循環(huán)變動。2)組織進(jìn)氣渦流能增加燃燒速率，從而達(dá)到減少循環(huán)變動的目的。3)提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，在氣缸內(nèi)形成更強(qiáng)烈的湍流也能減少循環(huán)變動。

4)采用化學(xué)計(jì)量空燃比，由于火焰溫度和傳播速度比較高，因此壓力變動最小。5)采用燃油電控噴射技術(shù)(特別是多點(diǎn)燃油噴射)可改善循環(huán)之間的混合氣濃度不均勻性，達(dá)到降低循環(huán)變動的目的。6)采用快燃、速燃燃燒技術(shù)，提高火焰的傳播速率，有助于減小燃燒循環(huán)變動；7)加大點(diǎn)火能量、優(yōu)化放電方式、采用大的火花塞間隙，有助于減小循環(huán)變動。4、降低燃燒循環(huán)變動的措施(八)燃燒的循環(huán)變動74三、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的不正常燃燒(一)爆燃(二)表面點(diǎn)火(三)續(xù)走汽油機(jī)的不正常燃燒主要是爆燃和表面點(diǎn)火。75三、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的不正常燃燒(一)爆燃1.爆燃在某種條件下(如壓縮比過高)，汽油機(jī)的燃燒會變得不正常，壓力曲線出現(xiàn)高頻、大幅波動，上止點(diǎn)附近的壓力升高率值急劇波動，此時火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧媲颁h形狀發(fā)生急劇的改變，稱為爆燃。76(一)爆燃1.爆燃現(xiàn)象:1)缸內(nèi)出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲(敲缸)2)在輕微爆燃時，發(fā)動機(jī)功率略有增加；強(qiáng)烈爆燃時，發(fā)動機(jī)功率下降，工作變得不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速下降，發(fā)動機(jī)有較大振動。3)冷卻系統(tǒng)過熱(冷卻水、潤滑油溫度均上升)。燃燒室過熱，排溫增加；4)排污增加，嚴(yán)重時排氣冒黑煙；5)壓力線出現(xiàn)爆震波。77(一)爆燃2.爆燃產(chǎn)生機(jī)理汽油機(jī)的爆燃現(xiàn)象就是終燃混合氣的自燃現(xiàn)象。有明顯的火焰前鋒，且逐層向外傳播，直至燃燒完畢。正常燃燒：爆燃：火焰前鋒未到，未燃混合氣的溫度達(dá)到其自燃溫度而著火燃燒，形成新的火焰中心，以極高速度向未燃區(qū)傳播，由于速度極快氣體容積來不及膨脹，使缸內(nèi)溫度壓力急增，形成壓力波，激波以音速向前傳播，撞擊活塞、缸壁、產(chǎn)生敲擊聲。（800~1000m/s）(30~70m/s)78與柴油機(jī)的工作粗暴性在燃燒本質(zhì)上是一致的，均是可燃混合氣的自燃結(jié)果。兩者發(fā)生的時間和氣缸內(nèi)的狀況是有差異的。柴油機(jī)的工作粗暴性發(fā)生在急燃期始點(diǎn)，壓力升高比大，但氣缸內(nèi)壓力還是均勻的；而汽油機(jī)的爆燃是發(fā)生在急燃期的終點(diǎn)，氣缸內(nèi)有壓力波沖擊現(xiàn)象。對汽油機(jī)而言是優(yōu)良的燃料，對柴油機(jī)就是最差的燃料，反之亦然。汽油機(jī)爆燃與柴油機(jī)工作粗暴性的異同79(一)爆燃3.爆燃造成的危害1）機(jī)件過載強(qiáng)烈爆燃時的沖擊波能使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸等機(jī)件的機(jī)械負(fù)荷增加，使機(jī)件變形甚至損壞。2）機(jī)件燒損汽油機(jī)燃燒終了的溫度為2000~2500℃，由于冷卻水和氣體附面層的作用，活塞頂、燃燒室壁和缸壁的溫度保持在200~300℃。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，同時會引起發(fā)動機(jī)過熱。3）發(fā)動機(jī)磨損加劇由于傳熱損失增加，使冷卻水和潤滑油溫度增加，使?jié)櫥蜐櫥Ч儾睿慵p加劇。實(shí)驗(yàn)表明，嚴(yán)重爆燃時磨損比正常燃燒時大27倍。80(一)爆燃3.爆燃造成的危害4）Pe下降、be上升氣體向缸壁的傳熱量大大增加，使熱效率下降，功率降低，耗油率增加。5）排氣冒黑煙，補(bǔ)燃增加，排氣溫度增加6）輕微爆燃有利爆燃時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)動機(jī)可靠性下降。接近等容燃燒，熱效率提高，汽車上坡時駕駛員感覺輕松。81(一)爆燃4.影響因素為便于分析，對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生爆燃的條件作如下簡化：在火花放電以后，火焰并始傳播，同時終燃混合氣進(jìn)行焰前反應(yīng)，為著火作準(zhǔn)備。由火焰中心形成至正?；鹧?zhèn)鞑サ浇K燃混合氣為止所需的時間為t1由火焰中心形成至終燃混合氣自燃所需的時間為t2當(dāng)t1＜t2時，就不發(fā)生爆燃；當(dāng)t1＞t2時，則發(fā)生爆燃。因此，凡是t1減小、t2增加的因素均可減少爆燃傾向；反之，均使爆燃傾向增加。例如：缸徑D↑t1↑爆燃傾向加劇壓縮比↑t2↓爆燃傾向加劇有燃料因素、使用因素、結(jié)構(gòu)因素等。82(一)爆燃4.影響因素1）燃料因素辛烷值越高，抗爆性越好。2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素運(yùn)轉(zhuǎn)因素點(diǎn)火提前角轉(zhuǎn)速負(fù)荷混和氣濃度燃燒室沉積物834.影響因素2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角推遲急燃期后移→PZ,TZ↓→t2↑→爆燃↓844.影響因素2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素轉(zhuǎn)速的影響：轉(zhuǎn)速↑Un↑→t1↓爆燃↓湍流↑→阻力↑→PZ↓→t2↑負(fù)荷的影響：負(fù)荷↓（轉(zhuǎn)速一定而節(jié)氣門關(guān)?。堄鄰U氣系數(shù)增大，氣缸壁相對傳熱損失增加。PZ↓t2↑爆燃↓854.影響因素2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素混合氣濃度的影響：φa值的改變將引起火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒒鹧媾c氣缸壁的溫度與終燃混合氣滯燃期的改變。φa＝0.8~0.9時，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸罡撸瑃1最小，但此時終燃混合氣的滯燃期t2也最小。試驗(yàn)表明，后者起主要作用，因而在

φa＝0.8~0.9時爆燃傾間最大，過濃或過稀的混合氣有助于減小爆燃。864.影響因素2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素燃燒室沉積物的影響:在發(fā)動機(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：沉積物溫度較高，在進(jìn)氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣。沉積物是熱的不良導(dǎo)體，溫度高沉積物本身占有—定的體積，提高了壓縮比爆燃↑87結(jié)構(gòu)因素氣缸直徑火花塞位置氣缸蓋和活塞材料燃燒室結(jié)構(gòu)4.影響因素3）結(jié)構(gòu)因素884.影響因素3）結(jié)構(gòu)因素氣缸直徑氣缸直徑大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，使t1大，同時由于燃燒室冷卻面積與容積之比減小，使t2小，因而爆燃傾向增大?；鸹ㄈ恢没鸹ㄈ恢糜绊懟鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x，也影響終燃混合氣在氣缸內(nèi)所處部位上的變動，從而影響終燃混合氣的溫度。例如，火花塞靠近排氣門最不容易引起爆燃。但火花塞離進(jìn)氣門過遠(yuǎn)，火花塞間隙中的廢氣不易清除，常常影響到發(fā)動機(jī)低負(fù)荷時工作的穩(wěn)定性。894.影響因素3）結(jié)構(gòu)因素燃燒室結(jié)構(gòu):這是影響爆燃最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。燃燒室形狀影響到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x、湍流強(qiáng)度、向冷卻水的散熱量以及終燃混合氣的數(shù)量和溫度。凡是火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、湍流強(qiáng)度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣雀叩娜紵医Y(jié)構(gòu)，均有助于減小爆燃傾向。氣缸蓋與活塞的材料: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。90(一)爆燃5.防止爆燃的方法

1)推遲點(diǎn)火；

2)縮短火焰燃燒傳播距離；

3)終燃混合氣的冷卻，使離火花塞最遠(yuǎn)處的可燃混合氣冷卻得較好，如減小終燃混合氣部分的余隙高度；4)增加流動，使火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾?，且終燃混合氣的散熱也好；5)燃燒室掃氣(如加大進(jìn)、排氣重疊期)的冷卻作用可減輕爆燃。防止發(fā)動機(jī)爆燃的方法很多，如使用抗爆性高的燃料，降低終燃混合氣溫度，提高火焰?zhèn)鞑ニ俣然蚩s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，縮短終燃混合氣暴露在高溫中的時間等。具體措施如下：91三、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的不正常燃燒(二)表面點(diǎn)火定義：在點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)中，凡是不依靠電火花點(diǎn)火，而是由于熾熱表面(如過熱的火花塞絕緣體和電極、排氣門，更多的是燃燒室表面熾熱的沉積物)點(diǎn)燃混