《汽車發(fā)動機原理（第5版）》 課件 顏伏伍 第3-5章 燃料與燃燒、汽油機混合氣的形成與燃燒、柴油機混合氣的形成與燃燒

汽車發(fā)動機原理

2024/10/132

目錄第一章發(fā)動機的性能第二章發(fā)動機的換氣過程第三章燃料與燃燒第四章汽油機混合氣的形成和燃燒第五章柴油機混合氣的形成和燃燒第六章汽車發(fā)動機特性第七章車用發(fā)動機廢氣渦輪增壓第八章發(fā)動機排氣污染與噪聲控制第九章新型汽車動力裝置第十章發(fā)動機動力學(xué)第三章燃料與燃燒

在發(fā)動機的工作過程中，氣缸內(nèi)的工作物質(zhì)是成分和比例不斷變化的混合氣體：空氣、燃料蒸氣及燃料燃燒后的混合物（氣體、固體、燃料液滴等）。

發(fā)動機的燃料占有重要的地位，它是發(fā)動機動力的來源。發(fā)動機的存在與發(fā)展，不同類型的發(fā)動機在結(jié)構(gòu)與性能上的差異，發(fā)動機排放物對環(huán)境造成的污染等等，都與發(fā)動機燃料的種類和品質(zhì)有著密切的關(guān)系。第一節(jié)發(fā)動機的燃料并非所有燃料都可以被用作汽車發(fā)動機燃料，汽車發(fā)動機燃料必須滿足以下條件：1）儲量豐富，供應(yīng)充足而且價格適當(dāng)；2）燃料理化性能適應(yīng)發(fā)動機燃燒及車輛行駛的綜合性能的要求；3）燃料本身對人體健康影響小，有害排放物及噪聲通過一定措施能達到有關(guān)法規(guī)要求；4）能量密度高，能滿足較長距離行駛的要求，燃料儲運、使用及管網(wǎng)設(shè)置安全、方便；5）燃料對發(fā)動機壽命及可靠性無不良影響，供給及燃燒裝置不能過于昂貴。發(fā)動機傳統(tǒng)的燃料是汽油與柴油，它們是石油的煉制品。石油的主要成分是碳、氫兩種元素，含量約占97%-98%，其它還有少量的硫、氧、氮等等。石油產(chǎn)品是以多種碳氫化合物的混合物的形式出現(xiàn)的，分子式為CnHm，通常稱為烴。

利用沸點不同直接進行分餾，依次得到石油氣-汽油-煤油-輕、重柴油-渣油原油的蒸餾（Distillation）蒸餾塔瀝青潤滑油柴油煤油汽油石油氣原油2024/10/13發(fā)動機原理7C原子數(shù)

沸點

品種

相對分子質(zhì)量

理化性質(zhì)的變化趨勢

質(zhì)量

揮發(fā)性

粘度

化學(xué)安定性

自燃性

點燃性

C1-C4

常溫

石油氣

16-58輕

易

小

好

難

易

C4-C12

40-210℃

汽油

95-120C11-C19

180-300℃

煤油

100-180C16-C23

250-360℃

輕、重柴油

180-200C23以上

360℃以上

渣油

220-280重

難

大

差

易

難

第二節(jié)燃料的使用特性汽油、柴油不是單一成分和結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，都是由幾百種有機物組成的混合物。最初使用的汽油、柴油是原油直餾時不同分餾段的產(chǎn)物。近代汽油、柴油中，直餾成分已占到很少的比例。為了提高燃料的使用特性，汽油、柴油中都加入了大量的熱裂解、催化裂解和加氫裂解的產(chǎn)物。同時，還有改善各種性能的添加劑?？梢?，近代汽油、柴油是工藝復(fù)雜的高技術(shù)產(chǎn)品。圖3－2燃料蒸餾曲線1－輕柴油；2－煤油；3－車用汽油；4－航空汽油一、汽油的性能1.辛烷值

在汽油機燃燒過程中，由于壓縮比及氣缸內(nèi)氣體溫度的升高，可能出現(xiàn)一種不正常的燃燒現(xiàn)象，稱為爆燃。影響汽油機爆燃的關(guān)鍵因素之一是燃料的品質(zhì)。辛烷值是用來表征汽油抗爆性的一項指標(biāo)。汽油的辛烷值越高，抗爆震能力越強。國產(chǎn)汽油就是用辛烷值來標(biāo)號的。為了提高汽油的辛烷值，常使用抗爆添加劑－四乙鉛[Pb(C2H5)4]和溴化乙烷（C2H4Br2）組成的混合物，由于四乙鉛有毒，現(xiàn)已禁止使用2024/10/13發(fā)動機原理10測量燃料的辛烷值是在專門的試驗發(fā)動機上進行的。測定時，用容易爆震的正庚烷C7H16（辛烷值定為0)和抗爆性好的異辛烷C8H18（其辛烷值定為100）的混合液與被測定的汽油作比較。當(dāng)混合液與被測汽油在專用的發(fā)動機上的抗爆程度相同時，則混合液中異辛烷含量的體積百分數(shù)就是被測定汽油的辛烷值。CCCCCCCHHHHHHHHHHHHHHHH異辛烷Iso-OctaneC8H18

Octanenumber100辛烷值＝100正庚烷n-HeptaneC7H16

Octanenumber0辛烷值＝0CCCCCHHHHHHHHH測量燃料辛烷值的CFR發(fā)動機辛烷值的測定方法:馬達法與研究法。馬達法規(guī)定的試驗轉(zhuǎn)速及進氣溫度比研究法高，所以用馬達法測定的辛烷值（MON）比研究法辛烷值（RON）低。國產(chǎn)汽油是以辛烷值（研究法）來標(biāo)號的

市面上常見的汽油標(biāo)號：90、93、97929598北京2012年5月，實行了新的汽油標(biāo)號京V標(biāo)準將硫含量指標(biāo)限值由50mg/kg降低為10mg/kg，將車用汽油的錳含量指標(biāo)限值由0.006g/L降低為0.002g/L。同時根據(jù)汽油辛烷值的變化，京V標(biāo)準汽油牌號由90號、93號、97號分別調(diào)整為89號、92號、95號。研究法的數(shù)值比馬達法要高出8-10單位用下面這個公式可以換算：

馬達法辛烷值=研究法辛烷值×0.8+10

美國認為用辛烷值指數(shù)[ONI，即（RON＋MON）／2]來表征在各種道路行駛（工作情況）時的抗爆性能，并將汽油按ONI分為85、87、89、91、93、95、97共七個等級2.餾程

汽油餾出溫度的范圍稱為餾程。餾程是用來評價汽油蒸發(fā)性的一項指標(biāo)。為了評價汽油的揮發(fā)性，常以10％、50％和90％的餾出溫度作為幾個有代表意義的點。

（1）10％的餾出溫度（≤70℃）汽油餾出10％的溫度標(biāo)志著它的起動性。餾出10％的溫度低，說明發(fā)動機使用這種燃料時，容易冷車起動。但是此溫度過低，就會使管路輸送中的汽油，受到發(fā)動機溫度較高部位的加熱而變成蒸氣，在管路中形成“氣阻”，從而使發(fā)動機斷火，影響正常運轉(zhuǎn)。（2）50％的餾出溫度（≤120℃）汽油餾出50％的溫度標(biāo)志著它的平均蒸發(fā)性。此溫度高低直接影響著發(fā)動機的暖車時間、加速性以及工作穩(wěn)定性。此溫度較低，說明這種汽油的揮發(fā)性較好，在較低溫度下可以有大量的燃料揮發(fā)而與空氣混合，這樣可以縮短暖車時間，而且從較低負荷向較高負荷過渡時，能夠及時供應(yīng)所需的混合氣。（3）90％的餾出溫度（≤190℃）汽油餾出90％的溫度標(biāo)志著它的含有難于揮發(fā)的重質(zhì)成分的數(shù)量。此溫度低，燃料中所含的重質(zhì)成分少，進入氣缸中能夠完全揮發(fā)，有利于燃燒過程的進行。此溫度過高，燃料中含有較多的重質(zhì)成分，在氣缸中不易揮發(fā)而附著在氣缸壁上，燃燒容易形成積炭；或者沿著氣缸壁流入油底殼，稀釋機油，破壞軸承部位的潤滑。二、柴油的性能柴油分為輕柴油和重柴油。高速柴油機中使用輕柴油，中、低速柴油機中使用重柴油。車用柴油機中主要使用輕柴油。

凝點是指柴油失去流動性開始凝結(jié)的溫度。輕柴油的牌號按凝點不同分為10號、0號、－10號、－20號、－35號、—50號六級，其凝點分別不高于10℃、0℃、－10℃、－20℃、－35℃、－50℃。選用柴油時，應(yīng)按最低環(huán)境溫度高出凝點5℃以上，即－20號柴油適用于最低環(huán)境溫度為－15℃的場合。對于車用輕柴油，影響柴油機性能的關(guān)鍵性指標(biāo)主要有以下一些：1．十六烷值

十六烷值就是評定柴油自燃性好壞的一項指標(biāo)。它與發(fā)動機的粗暴性及起動性均有密切關(guān)系。對于自燃性好的燃料，著火延遲期短，在著火延遲期內(nèi)，氣缸中形成的混合氣少，著火后壓力升高速度低，工作柔和，冷起動性能亦隨之改善。測定柴油的十六烷值，采用由十六烷和α甲基萘混合制成的混合液。十六烷容易自燃，規(guī)定它的十六烷值為100，a甲基萘最不容易自燃，其十六烷值定為0。十六烷值CetaneC16H34HCCHHHH.......HCCHHHHCetanenumberCN=100CCCCCCCCCCHHHHHHHCH3CetanenumberCN=0a－甲基萘aMethylnaphtaleneC11H10十六烷α-甲基苯容易自燃最不容易自燃十六烷值為100十六烷值為0待測柴油所配置混合液自燃性十六烷的體積百分比十六烷值┼測量燃料十六烷值的CFR發(fā)動機當(dāng)被測定柴油的自燃性與所配制的混合液的自燃性相同時，則混合液中十六烷的體積百分數(shù)就定為該種柴油的十六烷值。國產(chǎn)柴油的十六烷值規(guī)定在40-50之間2024/10/13發(fā)動機原理192、餾程表示柴油的蒸發(fā)性，用燃油餾出某一百分比的溫度范圍來表示，與燃燒完善程度及起動性能有密切關(guān)系燃料餾出50%的溫度（≤300℃）此溫度低，說明這種燃料輕餾分多、蒸發(fā)快，有利于混合氣形成。90%和95%餾出溫度（≤355℃，≤365℃）標(biāo)志柴油中所含難于蒸發(fā)的重餾分的數(shù)量。如果重餾分過多，在高速柴油機中來不及蒸發(fā)和形成均勻混合氣，燃燒不容易及時和完全。

車用高速柴油機使用輕餾分柴油，但餾分太輕也不好，因為輕質(zhì)燃料容易蒸發(fā)，在著火前形成大量油氣混合氣，一旦著火壓力猛增，將使柴油機工作粗暴。

3、粘度是燃料流動性的尺度，是表示燃料內(nèi)部摩擦力的物理特性。影響燃料噴射霧化的質(zhì)量。

當(dāng)其它條件相同時，粘度越大，霧化后油滴的平均直徑也越大．使燃油和空氣混合不均勻，燃燒不及時或不完全，燃油消耗率增加，排氣帶煙。粘度霧化油滴平均直徑燃燒不及時或不完全燃油消耗率增加，排氣帶煙噴油泵柱塞、噴油器的噴針都是靠燃油潤滑，所以柴油應(yīng)具有一定的粘度。一般輕柴油的運動粘度在20℃時為（2.5～8）×10-6m2/s。2024/10/13發(fā)動機原理21

三、汽油、柴油性能差異對發(fā)動機的影響

混合氣形成上的差異著火上的差異燃燒上的差異汽油機汽油揮發(fā)性強，能在較低溫度下以較充裕的時間在氣缸外部進氣管中形成均勻的混合氣，控制混合氣的數(shù)量便能調(diào)節(jié)汽油機的功率，是量調(diào)節(jié)

汽油自燃溫度較高，適宜外源點火

防止自燃，促使其有規(guī)律的燃燒，混合氣均勻，著火后，以火焰?zhèn)鞑サ姆绞较蚓鶆虻幕旌蠚庹归_

柴油機柴油蒸發(fā)性差，但粘性好，適宜用油泵油嘴向氣缸內(nèi)部噴油，靠調(diào)節(jié)供油量來調(diào)節(jié)負荷，吸入的空氣量基本不變，是質(zhì)調(diào)節(jié)

柴油化學(xué)安定性差，易自燃，采用壓燃的方式

柴油噴射及與空氣的混合，既短暫又不均勻，常有隨噴隨燒的現(xiàn)象，燃燒時間延長

2024/10/13發(fā)動機原理22

歸納（汽油、柴油性能差異對發(fā)動機的影響）

混合氣形成上的差異

著火上的差異

燃燒上的差異汽油機1、外部形成2、均勻混合氣3、過量空氣系數(shù)比較小4、量調(diào)節(jié)（負荷）1、外源點火2、單火源發(fā)火1、以火焰?zhèn)鞑シ绞綖橹?、接近等容燃燒柴油機1、內(nèi)部形成2、非均勻混合氣3、過量空氣系數(shù)比較大4、質(zhì)調(diào)節(jié)（負荷）1、自行著火2、多火源著火1、以擴散燃燒方式為主2、接近先等容后等壓燃燒2024/10/13發(fā)動機原理23第三節(jié)

燃燒熱化學(xué)

內(nèi)燃機的燃燒過程是一個復(fù)雜的過程，為了給車用發(fā)動機經(jīng)驗設(shè)計及調(diào)試提供依據(jù)，需要進行燃燒熱化學(xué)的分析。燃料的燃燒，本質(zhì)上是燃料中的碳、氫元素與空氣中的氧氣進行氧化反應(yīng)的放熱過程。對于已知的燃料，各元素的含量易于測得，而空氣中氧和氮的比例又是固定的，因此，按照完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)式，可以求出燃料燃燒的基本關(guān)系。一、燃料完全燃燒所需的理論空氣量組成發(fā)動機燃料的主要元素是碳（C）、氫（H）、氧（O），其它元素含量很少，計算時可略去不計。設(shè)1kg燃料中各元素的質(zhì)量組成為：gC+gH+gO=1式中：gC、gH、gO分別為1kg燃料的C、H、O的質(zhì)量?？諝庵械闹饕厥茄酰∣）和氮（N）。按體積計（即按物質(zhì)的量計），O2約占21％，N2約占79％；按質(zhì)量計，O2約占23％，N2約占77％。燃油中的C、H完全燃燒，其化學(xué)反應(yīng)方程式分別是：

按照化學(xué)反應(yīng)的當(dāng)量關(guān)系，可求出1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量標(biāo)準狀況下以體積表示的理論空氣量為：可得：汽油的理論空氣量為14.8（kg/kg），柴油的理論空氣量為14.5(kg/kg)。二、過量空氣系數(shù)φa發(fā)動機工作過程中，燃燒1kg燃料實際提供的空氣量L與理論上所需空氣量L0之比，稱為過量空氣系數(shù)Φa。φa是發(fā)動機工作過程的一個重要參數(shù)。過量空氣系數(shù)φa值的大小與發(fā)動機類型、混合氣形成的方法、燃料的種類、工況（負荷與轉(zhuǎn)速）、功率調(diào)節(jié)的方法等因素有關(guān)。對于進氣道噴射的汽油機，由于燃燒時用的是預(yù)先混合好的均勻混合氣，過量空氣系數(shù)只在狹小的范圍內(nèi)變化（φa＝0.8～1.2）。當(dāng)負荷變化時，φa略有變化。對于柴油機，其負荷是靠質(zhì)調(diào)節(jié)的（即混合氣濃度調(diào)節(jié)），φa的變化范圍很大。由于混合氣形成不均勻，所以φa總是大于1的。一般車用高速柴油機，φa＝1.2～1.6；增壓柴油機，φa＝1.8～2.2。

圖3－3Φa隨負荷的變化關(guān)系除了用φa表示混合氣的濃度以外，也可用燃燒時空氣量與燃料量的比例，即空燃比α來表示的：對于汽油，理論上完全燃燒時（φa＝1）的空燃比α=14.8。對于柴油機，當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，進入缸內(nèi)的空氣量基本保持不變，空燃比的大小取決于供油量的多少（質(zhì)調(diào)節(jié)）。當(dāng)φa

=1，即按理論空氣量燃燒時，該空燃比稱為理論空燃比。汽油和柴油的理論空燃比分別為14.8和14.5?；旌蠚獾目杖急却笥诶碚摽杖急葧r為稀混合氣，小于理論空燃比時為濃混合氣。三、φa>1時完全燃燒產(chǎn)物的數(shù)量考慮內(nèi)燃機燃燒過程的復(fù)雜性，為保證燃油的充分燃燒，提高燃燒的熱效率，一般情況，供給氣缸的空氣量總是大于理論空氣量，因此，過量空氣系數(shù)φa＞1。

1.燃燒前混合氣的數(shù)量對于汽油機，燃燒前新鮮混合氣由空氣和燃料蒸氣組成，若燃料相對分子質(zhì)量為MrT,則1kg燃料形成的混合氣量（kmol/kg燃料）是：對于柴油機是在壓縮終點向氣缸內(nèi)噴人液體狀態(tài)的燃料，體積不及空氣體積的1/10000，可忽略不計，認為燃燒前的工質(zhì)是空氣M(kmol/kg燃料)2.燃燒后燃燒產(chǎn)物的數(shù)量在φa＞1的情況下，完全燃燒的產(chǎn)物是由CO2、H2O、剩余的O2及未參與反應(yīng)的N2組成，即根據(jù)前面的化學(xué)反應(yīng)方程式，很方便地求出M2（kmol/kg燃料）四、燃燒熱值與混合氣熱值

1.燃燒熱值燃料的熱值指1kg燃料完全燃燒所放出的熱量。汽油的燃料低熱值為44000kJ/kg，輕柴油的燃料低熱值為42500kJ/kg。（指未計入水的汽化潛熱

）2.混合氣熱值當(dāng)氣缸工作容積和進氣條件一定時，每循環(huán)加給工質(zhì)的熱量取決于單位體積可燃混合氣的熱值，而不是決定于燃料的熱值?？扇蓟旌蠚獾臒嶂狄詋J/kmol或kJ/m3（標(biāo)準）計。1kg燃料形成可燃混合氣的數(shù)量為M1，它所產(chǎn)生的熱量是燃料的低熱值hu。因此，單位數(shù)量可燃混合氣的熱值（kJ/kmol）是M1隨過量空氣系數(shù)φa而變化，當(dāng)φa＝1時，燃料與空氣所形成的可燃混合氣熱值稱為理論混合氣熱值。汽油在標(biāo)準狀態(tài)下的理論混合氣熱值為3750kJ/m3，輕柴油在標(biāo)準狀態(tài)下的理論混合氣熱值也為3750kJ/m3

第四節(jié)燃燒的基本知識燃燒過程的完善程度很大程度上決定于發(fā)動機運轉(zhuǎn)性能的優(yōu)劣。汽油與柴油都屬于多種碳氫化合物（烴）的混合物，由于它們的相對分子質(zhì)量與分子結(jié)構(gòu)不一樣，在物理化學(xué)性質(zhì)上有差異，因而，在發(fā)動機的混合氣形成、著火與燃燒等方面引起許多質(zhì)的不同。一、燃燒現(xiàn)象燃燒是一種放熱的氧化反應(yīng)，一個完整的燃燒過程包括著火和燃燒兩部分。所謂著火，是指可燃混合氣在一定的壓力、溫度、濃度的條件下，氧化反應(yīng)自動地加速，并產(chǎn)生溫升，以致引起火焰出現(xiàn)的現(xiàn)象。對于發(fā)動機的著火過程的解釋，目前有兩種理論：熱著火理論和鏈式反應(yīng)理論。所謂燃燒，是指可燃混合氣中的燃料與空氣中的氧化劑進行劇烈放熱的氧化反應(yīng)過程。燃燒實際上是火焰?zhèn)鞑?、擴散的混合過程，這一過程中往往伴有復(fù)雜的傳熱、流動和化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。熱著火理論熱著火理論認為，燃料燃燒的原因在于熱量的積累。因此，具有適當(dāng)溫度、壓力的可燃混合氣，在沒有外部能量引入的情況下，依靠混合氣自身的反應(yīng)自動加速，就能自發(fā)地引起火焰的過程。這也就是我們在柴油機壓縮燃燒過程中的自燃現(xiàn)象。熱著火理論從簡單化合物反應(yīng)中兩個活性分子相互碰撞的機理出發(fā)，導(dǎo)出反應(yīng)放出熱量的速度與溫度成指數(shù)關(guān)系，而系統(tǒng)向環(huán)境散熱的速度與溫度是一個線性關(guān)系。在著火過程中，只有當(dāng)放熱速率dq1/dt≥散熱速率dq2/dt的時候，有了熱量積累，才可能著火。如圖3－4所示，存在下列三種可能性：1）dq1/dt＞dq2/dt時，必然著火，如圖中散熱速率線①明顯低于dq1/dt。2）dq1/dt與dq2/dt相切時，存在臨界著火條件，TC稱為臨界溫度，見圖中散熱速率線②。3）dq1/dt＜dq2/dt時，不可能著火，見圖中散熱速率線③。因此，著火的臨界條件應(yīng)當(dāng)是，反應(yīng)放熱曲線與散熱曲線相切。反之，如果達不到這一條件，便不能著火。影響燃料著火的因素有：1）著火溫度著火溫度不僅與可燃混合氣的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與環(huán)境溫度、壓力、容器形狀及散熱情況等有關(guān)。即使同一種燃料，因條件不同，著火溫度也可能不同。

2）臨界壓力和溫度如圖3-5所示，臨界壓力和溫度明顯地影響到著火區(qū)域。在低壓時，要求很高的著火溫度，反之也是一樣。

3）可燃混合物的濃度如圖3-6所示，存在著一個有關(guān)可燃混合物著火的百分比濃度上限（富油極限）與下限（貧油極限）。隨著溫度、壓力升高，著火的濃度界限有所加寬；但溫度、壓力上升得再高，著火界限的加寬也是很有限的。另一方面，當(dāng)溫度、壓力過低（低于臨界值），則無論在什么濃度下均不能著火。2.鏈式反應(yīng)理論熱著火理論是建立在分子碰撞理論基礎(chǔ)上的，并不能解釋所有著火現(xiàn)象。試驗表明烴燃料的著火區(qū)域在低溫、低壓區(qū)，表現(xiàn)出與高溫完全不同的著火規(guī)律性。鏈式著火理論認為，高溫并不是引起著火的唯一原因，只要以某種方式（如輻射、電離）激發(fā)出活性中心，然后通過鏈式反應(yīng)，就能引起著火。由于汽車發(fā)動機的傳統(tǒng)燃料，大部分都是由單烴組成的混合物，因此，首先，對烴的氧化反應(yīng)來加以了解。烴的氧化反應(yīng)，可以寫成烴的氧化反應(yīng)進行的非?？?，根據(jù)鏈鎖反應(yīng)的機理，它可以分為鏈引發(fā)、鏈傳播及鏈中斷等三個階段。所謂鏈引發(fā)，就是反應(yīng)物分子受到某種因素激發(fā)（如受熱裂解、受光輻射），分解成為自由原子或自由基，這種自由原子或自由基（如H、O、OH等等）具有很強的反應(yīng)能力，成為反應(yīng)中的活性中心，使新的化學(xué)反應(yīng)得以進行。所謂鏈傳播，就是指已生成的自由原子或自由基繼續(xù)與反應(yīng)物作用，一方面將反應(yīng)推進一步，另一方面同時生成新的自由原子或自由基。

1）如果在每一步中間反應(yīng)中，都是由一個活性中心與反應(yīng)物作用產(chǎn)生一個新的活性中心，整個反應(yīng)以恒定速度進行，這樣的反應(yīng)稱為直鏈反應(yīng)。

2）如果由一個活性中心引起的反應(yīng)，同時生成兩個以上的活性中心，這時，鏈就發(fā)生了分支，反應(yīng)速度將急劇地增長，這種反應(yīng)稱為支鏈反應(yīng)。不少烴的氧化反應(yīng)是先通過直鏈反應(yīng)，生成一個新的活性中心和某種過氧化物或高級醛的中間產(chǎn)物，然后再由過氧化物或高級醛引起新的支鏈反應(yīng)。所謂鏈中斷，就是指在鏈鎖反應(yīng)中，可能由于具有很大反應(yīng)能力的自由原子或自由基與容器壁面或惰性氣體分子碰撞，使反應(yīng)能力減小，不再引致反應(yīng)。每一次鏈的中斷都會引起總體反應(yīng)速度減慢，以及減少反應(yīng)繼續(xù)發(fā)展的可能性，在某些不利的場合下還可以使反應(yīng)完全停止。2024/10/13發(fā)動機原理41例如：氫的燃燒化學(xué)方程：2H2+O2→2H2O實際過程是：鏈引發(fā)：H2→2H鏈傳播(鏈爆炸)：H+O2→OH+O

O+H2→OH+H2OH+H2→2H2O+2H鏈中斷：H+H+M→H2+M（M是惰性氣體分子）H+OH+M→H2O+MH+O+M→OH+M混合氣的著火往往不是單一機理進行，二者機理同時存在相互促進。一般說，在高溫下以熱爆炸為主，在低溫下以鏈爆炸為主。大量的試驗研究表明，烴類燃料的氧化反應(yīng)過程中，存在著高溫和低溫條件下的不同的著火規(guī)律，如圖3－7所示。（1）低溫多階段著火這種在低溫下特殊的著火規(guī)律，實際上就是退化支鏈反應(yīng)引起的一種現(xiàn)象，通常稱為“著火半島”。通過光譜分析發(fā)現(xiàn)，烴燃料低溫下著火需經(jīng)歷三個階段：冷焰誘導(dǎo)階段（τ1）、冷焰（τ2）、藍焰（τ3）（圖3－8）。圖3－8烴燃料的低溫多階段著火過程

（2）高溫單階段著火在較高溫度下，著火過程不經(jīng)過冷焰而直接進入藍焰——熱焰階段。由于這兩個階段很短，也很難區(qū)分，所以統(tǒng)稱為高溫單階段著火。柴油機的壓縮著火和汽油機的爆燃具有低溫多階段著火的特點；而汽油機的火花點燃和柴油機著火后噴入氣缸內(nèi)的燃料著火具有高溫單階段著火的特性。

應(yīng)該指出的是，內(nèi)燃機的著火過程是非常復(fù)雜的，有的資料上提出“鏈式熱力著火”的說法，即開始是鏈反應(yīng)，當(dāng)熱量積累到一定程度后，按熱著火過程進行。二、在預(yù)混氣體中的火花點燃與火焰?zhèn)鞑テ蜋C中的可燃混合氣，在著火前經(jīng)過化油器（或進氣道汽油噴射霧化）、進氣管、缸內(nèi)氣體運動等環(huán)節(jié)，燃料蒸氣和空氣的濃度已達到十分均勻的程度，成為以一定比例預(yù)先混合好的預(yù)混氣體。它的點燃，是利用電火花在可燃混合氣中產(chǎn)生火焰核心并因而引起火焰?zhèn)鞑サ倪^程。火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊拇笮∪Q于預(yù)混合氣體的物理化學(xué)性質(zhì)、熱力狀態(tài)以及氣體的流動狀況。1.火花點燃火花點燃過程是一極短的瞬間過程。在火花點火以后，靠火花提供的能量，不僅使局部混合氣溫度進一步升高，而且引起了火花附近的混合氣電離，形成活性中心，出現(xiàn)了明顯發(fā)熱、發(fā)光的小區(qū)域，這就是火焰核。正因為火焰核的形成，是局部混合氣吸收電火花能量后，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)過程的累積所致，所以這部分混合氣的組成和吸收火花能量情況的不同，以及氣流擾動對火焰核的干擾，使火焰核形成所用的時間不同。造成在實際汽油機的同一氣缸中，連續(xù)諸循環(huán)的情況不可能完全一致，因而產(chǎn)生了燃燒的循環(huán)變動。這種燃燒不穩(wěn)定的情況，在汽油機低負荷及在稀薄混合氣中尤為突出。2.火焰?zhèn)鞑セ鸹c燃過程中形成的火焰核，順序點燃周圍的混合氣，火焰范圍逐漸擴大，并伴隨著熱量的釋放，稱為燃燒現(xiàn)象的火焰?zhèn)鞑?。根?jù)氣體流動的狀況，火焰?zhèn)鞑シ绞娇煞譃閷恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ヅc湍流火焰?zhèn)鞑ァ?）層流火焰?zhèn)鞑ピ陬A(yù)燃氣體靜止或流速很低的狀態(tài)下，用電火花點燃混合氣而局部著火后，火焰就會向四周傳播開來，形成一個球狀的火焰面，稱為火焰前鋒面。δp--預(yù)熱區(qū)δc--化學(xué)反應(yīng)區(qū)

火焰面溫度與濃度的變化，在火焰面內(nèi)出現(xiàn)了一定的溫度梯度與濃度梯度，造成火焰在空間的移動。圖3-10放大的火焰前鋒面的構(gòu)造層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葀L

很低，受到預(yù)混氣體理化性質(zhì)的影響，其中，φa影響很大。試驗表明（圖3-11），在過量空氣系數(shù)φa＝0.8～0.9時，反應(yīng)溫度最高，vL最大；如果φa＝1，vL下降10﹪；φa＝1.1，vL下降15﹪；當(dāng)混合氣成分過稀或過濃，則反應(yīng)溫度均過低，不能維持火焰?zhèn)鞑?。圖3-11φa對vL的影響

2）湍流火焰?zhèn)鞑恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣群艿?，遠遠不能滿足實際發(fā)動機燃燒的要求。由于氣流的湍流運動可以大大加速火焰?zhèn)鞑ニ俣?，因此，實際汽油機中的火焰?zhèn)鞑ナ且酝牧骰鹧娣绞竭M行的，此時vT＝20～70m/s。

所謂湍流，是粘性氣流由于壁面邊界的阻礙作用，或者外部擾動，在傳播過程中進行的無規(guī)則的脈動運動。湍流的變化在空間上與時間上呈現(xiàn)出無秩序性，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是微元氣體變化的隨機性，二是整體上表現(xiàn)出符合力學(xué)規(guī)律的確定性。

湍流運動的變化常用以下參數(shù)決定：（1）湍流尺度它可分為宏觀湍流與微觀湍流兩種，湍流的力學(xué)性質(zhì)主要由宏觀湍流決定，湍流在粘性的影響下能量轉(zhuǎn)化為熱而消失則由微觀湍流決定。（2）湍流強度它對湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣扔绊懞艽?，與湍流的能量有關(guān)，常用雷諾數(shù)（脈動速度的均方根）來表示。湍流運動能強化燃燒，加快火焰?zhèn)鞑ァＴ蛉缦拢?）宏觀湍流使層流火焰前鋒變得彎曲，產(chǎn)生皺折，從而增大了燃燒的表面積。

2）微觀湍流加強了火焰的傳熱與傳質(zhì)，在通過預(yù)熱區(qū)與反應(yīng)區(qū)的熱量及活性分子增多的情況下，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌臁?）雷諾數(shù)Re的增大，使湍流強度提高。當(dāng)Re＜2300時，火焰?zhèn)鞑ト詾閷恿骰鹧鎮(zhèn)鞑バ问?，火焰前鋒面薄且圓滑，速度vL較低。當(dāng)Re＝2300～6000時，變?yōu)橥牧骰鹧妫淝颁h面變厚且出現(xiàn)皺折，vT較vL有明顯增長。在Re＞6000后，轉(zhuǎn)變?yōu)閺娡牧骰鹧?，湍流強度得到很大提高，前鋒火焰表面皺折破裂，已燃與未燃氣體迅速混合，燃燒放熱率提高。圖3-12Re對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/p>

混合氣的湍流程度的提高，能有效地改善汽油機的燃燒過程。三、噴射燃料的霧化與擴散燃燒柴油的燃燒要經(jīng)歷高壓噴射、霧化、混合、壓縮著火以及擴散燃燒幾個階段，噴霧狀態(tài)的好壞對燃燒過程有重要的影響。1.噴射燃料的霧化由于柴油的蒸發(fā)性能比汽油差，因此，只能采用噴射與霧化的方法，將燃料在與空氣混合前先粉碎成許多細小油滴（這些霧狀油滴的集合體通常稱為噴霧），以擴大燃料蒸發(fā)的表面積。燃油霧化質(zhì)量主要受到油束射程（也稱貫穿距離），噴霧錐角和液滴平均直徑等的影響。油束要有足夠的貫穿力，穿透火焰到達周圍的空氣區(qū)。貫穿率是常用參數(shù)之一。貫穿率是指油束的貫穿距離與噴孔至燃燒室壁面的距離的比值。對直噴式柴油機，貫穿率一般小于1，以避免燃油噴到壁面上；在強渦流時，貫穿率大于等于1，以確保噴射的油束能到達壁面附近。近年來出現(xiàn)的撞擊噴霧，貫穿率要大于1。噴霧錐角過大，油束射程會減??；而過小，霧化程度又會變差。液滴平均直徑越小，油粒與周圍空氣混合程度越好，可以加速燃料的吸熱和氣化，為燃燒過程的組織提供良好的前提條件。2.油滴的蒸發(fā)與燃燒1）單個油滴的蒸發(fā)與燃燒燃燒室內(nèi)的一顆靜止的油滴，在高溫高壓介質(zhì)作用下，經(jīng)歷如圖3—13所示的蒸發(fā)與燃燒過程。單個油滴受到周圍高溫高壓空氣的加熱，油滴表面被蒸發(fā)氣化，與空氣混合形成可燃混合氣。單個油滴的蒸發(fā)與燃燒模型r0-油滴半徑rf-火焰半徑T0-油滴表面溫度Tf-火焰溫度

T-空氣溫度Co-氧含量CFI-油蒸汽含量τ-到油滴中心的距離著火首先在混合氣濃度適宜的位置發(fā)生，并在油滴周圍形成一層球狀的燃燒區(qū)，即火焰鋒面。此后，燃油蒸氣不斷自油滴表面向外擴散，火焰面外的氧氣不斷從四周向火焰面擴散，在火焰面上進行混合燃燒，使燃油濃度Cf1和氧氣濃度Co均變?yōu)榱?，而溫度達到最高。高溫燃燒產(chǎn)物和熱量向火焰面兩側(cè)擴散，油滴受到火焰面?zhèn)鱽淼臒崃?，加速進行蒸發(fā)汽化。因此，油滴的擴散燃燒速度，完全取決于燃油蒸氣和空氣向火焰面的擴散速度。

由于油滴和油蒸發(fā)區(qū)將火焰面形成的高溫氣體包圍起來，形成了高溫缺氧區(qū)域，易生成炭煙。2）油束及油滴群的蒸發(fā)與燃燒實際的噴霧燃燒要比理想的單個油滴在無限氧空間中的蒸發(fā)與燃燒過程復(fù)雜得多。噴霧中的大小不等的油滴間相互存在著干擾，燃料的擴散燃燒就成了油滴群的復(fù)雜燃燒現(xiàn)象。實驗研究表明，當(dāng)油滴粒徑在10μm以下時，油滴在著火前均已完全蒸發(fā)，著火后可以觀察到的火焰面呈藍色的連續(xù)拋物面形狀，這同前述的預(yù)混合氣的火焰?zhèn)鞑ゾ哂邢嗤娜紵绞?。?dāng)油滴粒徑為20~40μm時，在連續(xù)的藍色火焰中可以看到白色與黃色的亮點，這表明每個油滴處獨立的擴散燃燒和各油滴間的預(yù)混合燃燒同時存在。當(dāng)油滴粒徑在40μm以上時，火焰面已不連續(xù)了，各油滴獨立燃燒，以單油滴擴散燃燒為主。實際的噴霧燃燒，是上述燃燒形式同時存在并且相互影響的。油滴群的著火與在整個燃燒室內(nèi)油氣的宏觀空燃比例無關(guān)，因為油滴群在空間分布，形成了許許多多具有著火與燃燒條件的單個油滴，只要在油滴周圍存在著適合燃燒的空燃比區(qū)域，就能在一點或多點同時著火。它的穩(wěn)定燃燒范圍比預(yù)混合氣要廣泛得多。四、均質(zhì)充量壓縮著火燃燒在往復(fù)式發(fā)動機中，除了傳統(tǒng)的火花點燃式（SI）燃燒和壓燃式（CI）燃燒外，還有第3種燃燒方式，即均質(zhì)充量壓縮著火(HomogeneousChargeCompressionIgnition,HCCI)燃燒。在傳統(tǒng)的SI和CI燃燒方式里，都存在著溫度分布和燃燒過程不均勻的特點，同時實現(xiàn)高效率和低排放都是困難的。HCCI燃燒方式能降低氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM）排放，同時能實現(xiàn)較高的熱效率。均質(zhì)充量壓縮著火(HCCI)燃燒是一種全新的內(nèi)燃機燃燒概念，其基本特性是均質(zhì)混合氣的壓縮著火和低溫燃燒。HCCI方式綜合了傳統(tǒng)汽油機（均質(zhì)充量火花點燃）和柴油機（非均質(zhì)充量壓縮著火）燃燒方式的優(yōu)點：類似于傳統(tǒng)汽油機，使用均質(zhì)混合氣，因而避免了柴油機中濃的擴散火焰，極大地降低了顆粒物排放；類似于柴油機，使用壓燃著火，缸內(nèi)均質(zhì)混合氣自燃，避免了汽油機中點火后產(chǎn)生的高溫火焰，降低了氮氧化物的排放。1.HCCI發(fā)動機的主要特點

（1）超低的NOx和PM排放。

HCCI發(fā)動機在部分負荷工況下的NOx排放相對于傳統(tǒng)柴油（汽油）機可降低95%～98%。由于炭粒形成被抑制，PM排放非常低。（2）熱效率高。HCCI采用稀薄混合氣燃燒，在中、低負荷運行時幾乎實現(xiàn)了等容燃燒，接近理想Otto循環(huán)，具有很高的放熱效率，此外，HCCI發(fā)動機燃燒室內(nèi)沒有局部高溫區(qū)，熱輻射損失減少，因此，HCCI部分負荷運行具有比直噴柴油機更高的熱效率。（3）HCCI燃燒過程主要受燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制。其著火與燃料特性和缸內(nèi)熱氛圍條件密切相關(guān)。（4）HCCI發(fā)動機運行范圍較窄。其燃燒受到失火（混合氣過?。┖捅迹ɑ旌蠚膺^濃）的限制，使發(fā)動機運行范圍變窄。對于高十六烷值燃料，在高負荷工況下（混合氣濃度大）易發(fā)生爆燃。對于高辛烷值的燃料，由于HCCI燃燒為稀薄燃燒，發(fā)動機在小負荷工況下容易失火。（5）HCCI發(fā)動機HC、CO排放偏高。導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因之一是由于HCCI燃燒通常采用較稀的混合氣和較強的EGR，缸內(nèi)燃燒溫度較低；此外，在混合氣形成過程中，一部分燃料會進入燃燒室縫隙中，最終導(dǎo)致HC和CO排放增加?？梢酝ㄟ^催化轉(zhuǎn)化器進行后處理加以解決。2.HCCI的燃燒特點HCCI發(fā)動機的燃燒過程是一種受化學(xué)動力學(xué)控制的自燃過程，其特點是：

（1）采用均質(zhì)混合氣。空氣和燃油在進氣/或壓縮過程進行預(yù)混合，在著火之前形成均質(zhì)的空氣/燃油混合氣。

（2）采用壓縮點燃。在壓縮沖程中，混合氣溫度升高，達到自燃溫度而自燃，不需要任何點火系統(tǒng)。

（3）具有獨特的兩階段放熱特點。第一階段放熱是低溫化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)，此時是冷焰、藍焰。在第一階段放熱與主放熱階段之間有一個很短的時間延遲。第二階段燃燒是多點同時進行的，一旦開始著火，燃燒迅速且比較均勻，既沒有局部高溫區(qū)，也沒有明顯的火焰?zhèn)鞑ィ蚨鳱Ox和炭粒的形成能夠被有效抑制。兩階段放熱現(xiàn)象的出現(xiàn)與燃料的辛烷值或十六烷值有關(guān)，使用低辛烷值或高十六烷值燃料很容易觀察到兩階段放熱過程。

（4）火焰?zhèn)鞑ゲ幻黠@。點燃式汽油機和壓燃式柴油機的燃燒都是擴散燃燒過程，具有明顯的火焰?zhèn)鞑ミ^程，其中點燃式汽油機主要是利用熱擴散來實現(xiàn)火焰?zhèn)鞑?，壓燃式柴油機的主要燃燒是依靠燃油蒸氣和氧氣的擴散產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng)。HCCI燃燒是多點同時著火，沒有明顯的火焰?zhèn)鞑ミ^程。（5）燃燒始點和燃燒速率難以控制。HCCI發(fā)動機的燃燒始點是由均質(zhì)混合氣的自燃著火特性控制，其混合氣的自燃受混合氣化學(xué)特性和燃燒室內(nèi)時間-溫度歷程的影響，燃燒始點難以控制。又由于HCCI燃燒是缸內(nèi)均質(zhì)混合氣多點同時著火，燃燒速率難以控制。

（6）燃燒循環(huán)變動小。由于HCCI燃燒著火始點與氣缸內(nèi)氣流狀況關(guān)系較少，且燃燒速率較快，每個循環(huán)燃燒的持續(xù)時間差距不大，有利于減少燃燒循環(huán)變動。3.HCCI燃燒始點和燃燒速率的控制HCCI的燃燒始點對于發(fā)動機的熱效率和排放都有十分重要的影響。燃燒始點控制，也就是放熱始點（SOHR）受各種發(fā)動機性能和工況條件，諸如空氣/燃油比、進氣溫度、壓縮比、殘余廢氣量和冷卻液溫度的影響。如果采用EGR，還受EGR的影響?？刂迫紵键c常用的方法有：可變壓縮比、可變氣門定時、雙重燃油操作等。改變氣門定時，特別是改變排氣門定時，可以改變殘余廢氣量和氣缸溫度，進而調(diào)節(jié)燃燒始點。所謂雙重燃油操作，就是通過改變所用的兩種燃油的比例來調(diào)節(jié)燃燒始點：例如調(diào)節(jié)辛烷值。又如采用天然氣作為主要燃料，同時利用氫加濃天然氣以控制燃燒定時。空氣/燃油比和EGR量對燃燒速率有著非常重要的影響?；钊敳咳紵业膸缀涡螤顚θ紵俾屎椭甘拘室灿忻黠@的影響。4.HCCI技術(shù)尚待解決的問題HCCI方式是使用稀薄的均質(zhì)混合氣來達到減少NOx和PM的目的，在內(nèi)燃機上的應(yīng)用有著誘人的前景。要在發(fā)動機上應(yīng)用均質(zhì)壓燃由兩個關(guān)鍵：

一是向混合氣提供足夠的熱量，使之能在壓縮上止點附近達到自燃溫度；

二是對混合氣溫度進行控制，使之能在最佳曲軸相位達到自燃溫度開始燃燒。過早將使燃燒粗暴，熱效率下降，過晚會使發(fā)動機失火。目前要實現(xiàn)HCCI燃燒在發(fā)動機上的應(yīng)用，需要解決以下一些問題。（1）隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷改變控制著火正時（IgnitionTiming）。（2）高負荷運行時燃燒速率的控制（使放熱率減緩，以限制噪聲或過高的燃燒壓力）。（3）改善冷啟動和發(fā)動機變工況運行的響應(yīng)特性。（4）排放（特別是低負荷HC和CO的排放）控制系統(tǒng)的發(fā)展。（5）發(fā)動機控制策略和系統(tǒng)（閉環(huán)反饋系統(tǒng)）的發(fā)展以及相應(yīng)傳感器的研制。（6）HCCI燃燒運行范圍擴展。（7）適合燃料（包括混合燃料）的開發(fā)。（8）多缸機各缸均勻性的保證。五、幾種燃燒方式的比較火花點燃式燃燒壓縮點燃式燃燒預(yù)混合的壓縮點燃燃燒進氣道噴射缸內(nèi)直噴GDI使用的燃油汽油汽油柴油汽油、天然氣、二甲醚等或多種燃料混合物燃油引燃方法火花點燃火花點燃壓縮點燃（缸內(nèi)高壓噴射）壓縮點燃（進氣口低壓噴射）燃燒方式預(yù)混合燃燒分層燃燒+預(yù)混合燃燒噴霧擴散燃燒預(yù)混合燃燒混合氣空氣/燃油比精確控制，有稀燃極限中小負荷稀燃,空燃比變化較大與宏觀空燃比例無關(guān)需要高稀釋度的空氣/燃油混合氣轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方式量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)變質(zhì)調(diào)節(jié)變質(zhì)調(diào)節(jié)泵氣損失大大小小壓縮比較小（防爆震）較小大適中（適當(dāng)提高壓縮比）燃油經(jīng)濟性較低好好很好有害物質(zhì)排放帶三效催化轉(zhuǎn)化器后，污染低NOx排放高,采用氧化催化+NOx吸附催化還原CO2、HC、CO的排放低、但Nox、炭煙等微粒物高廢氣中NOx排放少，低排氣溫度對催化轉(zhuǎn)化器來說是一個問題燃燒噪聲低低高較高熱效率較低高高很高本章完

發(fā)動機原理C

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目錄第一章發(fā)動機的性能第二章發(fā)動機的換氣過程第三章燃料與燃燒第四章汽油機混合氣的形成與燃燒第五章柴油機混合氣的形成與燃燒第六章汽車發(fā)動機特性第七章車用發(fā)動機廢氣渦輪增壓第八章發(fā)動機排氣污染與噪聲控制第九章新型汽車動力裝置第十章發(fā)動機動力學(xué)第四章汽油機混合氣的形成和燃燒

發(fā)動機的燃燒過程是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程。燃燒過程是直接影響到發(fā)動機經(jīng)濟性、動力性和排氣污染的主要過程，對噪聲、振動、起動性能和使用壽命也有很大影響。

汽油機混合氣的形成方式主要有化油器式和汽油噴射式兩大類型。近年來，由于電子技術(shù)的發(fā)展，其成本已大為降低，加上汽油噴射的燃燒系統(tǒng)便于電子控制，性能優(yōu)越，在汽油機混合氣的形成方式上汽油噴射已經(jīng)取代化油器。第一節(jié)汽油機的燃燒過程一、正常燃燒過程汽油機正常燃燒過程是由定時的火花點火開始，且火焰前鋒以一定的正常速度傳遍整個燃燒室的過程。1．正常燃燒過程進行情況一般通過測取發(fā)動機的示功圖來研究其燃燒過程，汽油機典型的示功圖如圖4—l所示。為分析方便，按其壓力變化特點，將燃燒過程分成著火落后期、明顯燃燒期和補燃期三個階段。圖4-1汽油機的燃燒過程I—著火落后期II—明顯燃燒期III—后燃期1開始點火2—形成火焰中心3—最高壓力點為了保證汽油機工作柔和、動力性能良好，一般應(yīng)使點2在上止點前12o～15o；最高燃燒壓力點3在上止點后12o～15o到達；(dp／dφ)max=0.175～0.25MPa／(°)；整個燃燒持續(xù)期在40°～60°曲軸轉(zhuǎn)角。(1)著火落后期(圖中1～2段)它是指從火花塞點火到火焰核心形成的階段，即從火花塞點火(點1)至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時(點2)的時間或曲軸轉(zhuǎn)角，這段時間約占整個燃燒時間的15％左右。著火落后期的長短與混合氣成分(φa=0.8～0.9時最短)、開始點火時缸內(nèi)氣體溫度和壓力、缸內(nèi)氣體流動、火花能量及殘余廢氣量等因素有關(guān)。它在每一循環(huán)都可能有變動，有時最大值可達最小值的數(shù)倍。顯然，為了提高效率，希望盡量縮短著火落后期。為了發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，希望著火落后期保持穩(wěn)定。(2)明顯燃燒期(圖中2～3段)是指火焰由火焰中心燒遍整個燃燒室的階段，因此也可稱為火焰?zhèn)鞑ルA段。在示功圖上指氣缸壓力線脫離純壓縮線（圖中虛線）開始急劇上升(圖中2點)，到壓力達到最高點(圖中3點)為止。明顯燃燒期是汽油機燃燒的主要時期。在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心形成之后，火焰向四周傳播，形成一個近似球面的火焰層，即火焰前鋒，從火焰中心開始層層向四未燃混合氣傳播，直到連續(xù)不斷的火焰前鋒掃過整個燃燒室。因為絕大部分燃料在這一階段燃燒，此時活塞又靠近上止點，在這一階段內(nèi)，壓力升高很快，壓力升高率為0.2～0.4MPa／(°)。一般用壓力升高率代表發(fā)動機工作粗暴度和等容度。

壓力升高率越高，則燃燒的等容度越高，這對動力性和經(jīng)濟性是有利的，但同時會使燃燒噪聲和振動增加?；鹧?zhèn)鞑ニ俾逝c壓力升高率密切相關(guān)，火焰?zhèn)鞑ニ俾矢叩目扇蓟旌蠚鈺偈箟毫ι呗试黾?，另外，火花塞位置、燃燒室型式對壓力升高率也有影響?/p>

最高燃燒壓力點3到達的時刻對發(fā)動機的功率、經(jīng)濟性有重大影響。如點3到達時間過早，則混合氣必然過早點燃，從而引起壓縮過程負功的增加，壓力升高率增加，最高燃燒壓力過高。相反，如點3到達時間過遲，則膨脹比將減小，同時，燃燒高溫時期的傳熱表面積增加，也是不利的。點3的位置可以通過調(diào)整點火提前角θ來調(diào)整。

(3)后燃期(圖中點3以后)后燃期相當(dāng)于明顯燃燒期終點3至燃料基本上完全燃燒為止，p-φ圖上的點3表示燃燒室主要容積已被火焰充滿，混合氣燃燒速度開始降低，加上活塞向下止點加速移動，使氣缸中壓力從點3開始下降，在后燃期中主要是湍流火焰前鋒后面沒有完全燃燒掉的燃料，以及附著在氣缸壁面上的混合氣層繼續(xù)燃燒。此外，汽油機燃燒產(chǎn)物中CO和H20的離解現(xiàn)象比柴油機嚴重，在膨脹過程中溫度下降后又部分復(fù)合而放出熱量，一般也看作后燃。為了保證高的循環(huán)熱效率和循環(huán)功，應(yīng)使后燃期盡可能短。2．燃燒速率燃燒時，由于各處混合氣的濃度、溫度和壓力是一致的，因而火焰在各方向的擴展速度基本相等。燃燒主要在厚度為δ的火焰面上進行，稱為火焰前鋒面?；鹧媲颁h面的界面明顯，以火核為中心呈球面波形式向周圍擴展，習(xí)慣上稱這種燃燒現(xiàn)象為火焰?zhèn)鞑ァ８鶕?jù)混合氣運動狀態(tài)不同，火焰?zhèn)鞑シ绞娇煞譃閷恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ズ屯牧骰鹧鎮(zhèn)鞑ァ恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ズ屯牧骰鹧鎮(zhèn)鞑ト紵俾蚀笮〔顒e很大。（1）層流火焰燃燒速率層流火焰[混合氣靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)(雷諾數(shù)Re<2300)]層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群艿?，一般vL<1m／s。主要受混合氣溫度、壓力、φa以及燃料特性等因素影響，實際發(fā)動機中還應(yīng)考慮殘余廢氣系數(shù)的影響。（2）湍流火焰燃燒速率所謂湍流，是指由流體質(zhì)點組成的微元氣體所進行的無規(guī)則的脈動運動。這些由氣體質(zhì)點所組成的小氣團大小不一，流動的速度、方向也不相同，但宏觀流動方向則是一致的。湍流運動使火焰前鋒表面出現(xiàn)皺折，強湍流運動使火焰前鋒面嚴重扭曲，甚至分隔成許多燃燒中心，導(dǎo)致火焰前鋒燃燒區(qū)的厚度δ增加

雷諾數(shù)Re<2300為層流火焰，其傳播速度與雷諾數(shù)的開方成正比,其前鋒面薄且圓滑(圖4—2)。當(dāng)Re=2300～6000時為湍流火焰，火焰前鋒厚度變厚并出現(xiàn)皺折。圖4-2層流火焰與火焰前鋒面形狀的關(guān)系圖4-3在不同湍流作用下的火焰前鋒厚度δa）湍流較弱b）湍流較強提高混合氣的湍流程度是改善汽油機燃燒的有效手段。二、不規(guī)則燃燒

汽油機不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)的情況下，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)變動，后者稱為各缸工作不均勻。

1、循環(huán)變動燃燒循環(huán)變動是點燃式發(fā)動機燃燒過程的一大特征，是指發(fā)動機以某一工況穩(wěn)定運行時，這一循環(huán)和下一循環(huán)燃燒過程進行情況的不斷變化，具體表現(xiàn)在壓力曲線、火焰?zhèn)鞑デ闆r及發(fā)動機功率輸出均不相同。圖4—5示出不同循環(huán)的氣缸壓力變化情況。由于存在循環(huán)變動，對于每一循環(huán)，點火提前角和空燃比等參數(shù)都不可能調(diào)整到最佳值，導(dǎo)致油耗↑，功率↓，甚至造成失火→HC↑，動力性、經(jīng)濟性↓震動，噪聲增大，零部件壽命下降。

當(dāng)采用稀薄燃燒時，這種循環(huán)變動會加劇。所以循環(huán)變動也是汽油機實施稀薄燃燒的難點所在。pz為峰值壓力導(dǎo)致點燃式發(fā)動機燃燒循環(huán)變動的原因很多，目前，火花塞附近混合氣成分波動和氣體運動狀態(tài)波動這兩個因素被認為是最重要的。（1）混合氣成分波動火花塞附近的混合氣成分是隨時間不斷變化的，這會導(dǎo)致著火落后期的長短和火核初始生長過程隨循環(huán)產(chǎn)生變動。（2）氣體運動狀態(tài)波動燃燒室內(nèi)氣體的流場特別是湍流強度分布是極不均勻的，火花塞附近微元氣體的運動速度和方向，影響火花點火后形成的火焰中心的軌跡以及火焰的初始生長速率，隨后的火焰向整個燃燒室發(fā)展的進程，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，也受燃燒室內(nèi)微元氣體的運動速度和方向的影響。氣體運動狀態(tài)的波動加劇了循環(huán)變動。下列因素或措施影響循環(huán)變動：①一般φa=0.8～1.0時循環(huán)變動最小，過濃或過稀都會使循環(huán)變動加劇?？梢娺^量空氣系數(shù)φa對循環(huán)變動的影響很大。②適當(dāng)?shù)奶岣邭饬鬟\動速度和湍流程度可改善混合氣的均勻性，進而改善循環(huán)變動。③殘余廢氣系數(shù)φr過大,則循環(huán)變動加劇。④發(fā)動機在低負荷(φr會增大)、低轉(zhuǎn)速(湍流程度會降低)時，循環(huán)變動加劇。⑤多點點火有利于減少循環(huán)變動。⑥提高點火能量、優(yōu)化放電方式、采用大的火花塞間隙，有助于減小循環(huán)波動。2、各缸工作不均勻

各缸間燃燒差異稱為各缸工作不均勻。產(chǎn)生各缸工作不均勻的主要原因是各缸進氣充量的不均勻、混合氣成分的不均勻等。汽油機進氣管內(nèi)存在空氣、燃料蒸汽、各種濃度的混合氣、大小不一的油粒以及沉積在進氣管壁上厚薄不均的油膜，這樣進氣管內(nèi)的油氣分布是多相和極不均勻的；另外，由于進氣系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)、進氣管動態(tài)效應(yīng)以及各缸進氣重疊干涉等原因，使得各缸的實際充量系數(shù)不均勻，而進入汽油機是油氣混合氣，因而進入各缸的燃料絕對量不同。這些原因造成進人各缸的混合氣的質(zhì)和量都不同，由此造成各缸工作不均勻。

各缸工作不均勻性的存在，使得難以找到對各缸都是最佳的點火提前角和過量空氣系數(shù)，動力性、經(jīng)濟性、排放性等整機指標(biāo)難以優(yōu)化，振動及噪聲也會增加。三、不正常燃燒汽油機的不正常燃燒是指設(shè)計或控制不當(dāng)，汽油機偏離正常點火的時間及地點，由此引起燃燒速率急劇上升，壓力急劇增大等異常現(xiàn)象。不正常燃燒可分爆燃和表面點火兩類。

1.爆燃（爆震）爆燃是汽油機最主要的一種不正常燃燒現(xiàn)象，常在壓縮比較高時出現(xiàn)。爆燃時，缸內(nèi)壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅度波動(鋸齒波)，同時發(fā)動機會產(chǎn)生一種高頻金屬敲擊聲，因此也稱爆燃為敲缸。輕微爆燃時，發(fā)動機功率上升；嚴重爆燃時，發(fā)動機功率下降，轉(zhuǎn)速下降，工作不穩(wěn)定，機體有較大振動，同時冷卻液過熱，潤滑油溫度明顯上升。圖4-6正常燃燒與暴燃時p-t圖和dp/dt圖的比較a）正常燃燒b）爆燃點火后,火焰前鋒面呈球面波形傳播（30～70m/s）

火焰鋒面到達之前，末端混合氣即以低溫多階段方式開始自燃，則引發(fā)爆燃爆燃發(fā)生時，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤啥溉桓哌_100～300m／s(輕微爆燃)或800～1000m／s(強烈爆燃)

圖4-7汽油機爆燃的機理爆燃帶來的危害：

1）發(fā)動機零部件機械負荷增加；

2）活塞、氣缸和活塞環(huán)磨損加?。?/p>

3）熱負荷及散熱損失增加；

4）發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性惡化。影響爆燃的因素如下：1)燃料性質(zhì)。辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強。2)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。例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生。3)火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，有利于避免爆燃。

（燃料性質(zhì)；發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件及燃燒室設(shè)計）2.表面點火

在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室內(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)點燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點火。表面點火的點火時刻是不可控制的。早燃是指在火花塞點火之前，熾熱表面點燃混合氣的現(xiàn)象。由于它提前點火而且熱點表面比電火花大，使燃燒速率變快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動機工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，火花塞、活塞等零件過熱。早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點火，兩者互相促進，危害可能更大。與爆燃不同，表面點火一般是在正?；鹧嫒紵街坝蔁霟嵛稂c燃混合氣所致，沒有壓力沖擊波，敲缸聲比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運動件受到?jīng)_擊負荷產(chǎn)生振動而造成。凡是能促使燃燒室溫度和壓力升高以及促使積炭等熾熱點形成的一切條件，都能促成表面點火。四、使用因素對燃燒的影響

1．點火提前角

點火提前角是從火花塞跳火到上止點之間的曲軸轉(zhuǎn)角。

點火提前角應(yīng)該隨燃料性質(zhì)、轉(zhuǎn)速、負荷、過量空氣系數(shù)等因素的變化而變化。當(dāng)汽油機保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機有效功率和有效燃油消耗率隨點火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點火提前角調(diào)整特性。節(jié)氣門全開n=1600r/min進氣管真空度=大氣壓強-進氣管壓強對應(yīng)于每一工況都存在一個最佳點火提前角，這時汽油機功率最大，油耗最低。最佳點火提前角使最高燃燒壓力出現(xiàn)在上止點后12～15°，這時實際示功圖與理論示功圖最為接近(時間損失最小)。點火過遲，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排溫升高，熱效率降低，爆燃傾向減小，有效功率下降，NOx、HC的排放量降低。點火提前角對汽油機的經(jīng)濟性影響較大。據(jù)統(tǒng)計，如果點火提前角偏離最佳值5°曲軸轉(zhuǎn)角，熱效率下降1％；偏離10°曲軸轉(zhuǎn)角，熱效率下降5％；偏離20°曲軸轉(zhuǎn)角，熱效率下降16％。影響最佳點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)率等)，傳統(tǒng)的真空式和離心式點火提前角調(diào)整裝置只能隨轉(zhuǎn)速、負荷的變化對點火提前角作近似調(diào)整。

為實現(xiàn)點火提前角的精確控制，汽油機上越來越多地應(yīng)用了一種電子控制點火時刻的裝置，它大體上分成兩類。一類是開環(huán)控制，它是一種預(yù)定順序控制，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和負荷傳感器測得的信號，在存儲器中預(yù)定的點火MAP圖上找出對應(yīng)于該工況的近似最佳點火提前角來控制點火系統(tǒng)點火。點火MAP圖是事先通過試驗得到的近似最佳點火提前角與轉(zhuǎn)速和負荷的三維曲線圖或表格，存儲在存儲器中，并根據(jù)其它傳感器的信號變化，對點火提前角進行修正。

另一類是閉環(huán)控制，閉環(huán)控制是根據(jù)發(fā)動機實際運行的反饋信息來控制點火提前角的，所以又稱為反饋控制。反饋控制所用的反饋信息是發(fā)動機的爆燃信號。在實際應(yīng)用中，一般都是開環(huán)控制和閉環(huán)控制并用的混合控制方式。

2．混合氣濃度在汽油機的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度保持一定，點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，稱為汽油機在某一轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度下的調(diào)整特性?；旌蠚鉂舛葘ζ蜋C動力性能、經(jīng)濟性能是有影響的，當(dāng)φa=0.8～0.9時，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲螅琍e達最大值，但爆燃傾向增大。當(dāng)φa=1.03～1.1時，由于燃燒完全，be最低。使用φa＜1的濃混合氣工作，由于必然會產(chǎn)生不完全燃燒，所以CO排放量明顯上升。當(dāng)φa＜0.8及φa＞1.2時，火焰速度緩慢，部分燃料可能來不及完全燃燒，因而經(jīng)濟性差，HC排放量增多且工作不穩(wěn)定?？梢姡诰|(zhì)混合氣燃燒中，混合氣濃度對燃燒影響極大，必須嚴格控制。3．負荷在汽油機上，轉(zhuǎn)速保持不變，通過改變節(jié)氣門開度來調(diào)節(jié)進入氣缸的混合氣量，以達到不同的負荷要求。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，使殘余廢氣系者加，著火延遲期增加，火焰?zhèn)鞑ニ俾氏陆担罡弑l(fā)壓力、最高燃燒溫度、壓力升高率均下降，冷卻液散熱損失相對增加，因而燃油消耗率增加。因此，隨著負荷的減小，最佳點火提前角需要增大。負荷率（%）圖4-13最佳點火提前角隨負荷的變化4．轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時，氣缸中湍流增加，火焰?zhèn)鞑ニ俾蚀篌w與轉(zhuǎn)速成正比例增加，因而最高爆發(fā)壓力、壓力升高率隨轉(zhuǎn)速的變化不大；在轉(zhuǎn)速升高時，由于散熱損失減少，進氣被加熱，使氣缸內(nèi)混合得更均勻，有利于縮短滯燃期。但另一方面，由于殘余廢氣系數(shù)增加，氣流吹走電火花的傾向增大，又促使滯燃期增加。以上兩種因素使以秒計的滯燃期與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不大，但是按曲軸轉(zhuǎn)角計的滯燃期卻隨轉(zhuǎn)速的增加而增大。爆燃傾向減小轉(zhuǎn)速增加時，應(yīng)增大點火提前角。第二節(jié)汽油機電控汽油噴射系統(tǒng)概述為使發(fā)動機能夠正常運轉(zhuǎn)，必須為其提供連續(xù)的可燃混合氣。通過直接或間接測量進入發(fā)動機的空氣量，并按規(guī)定的空燃比計量燃油的供給量，這一過程稱為燃油配制。汽油機的燃油配制型式，根據(jù)汽油的供給方式可分為化油器式和燃油噴射式兩種。這兩種裝置均是依據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計量進氣量，然后根據(jù)進氣量供給適當(dāng)空燃比的混合氣進入氣缸?；推魇剑航Y(jié)構(gòu)簡單、使用方便，成本低，但是存在充氣及混合氣質(zhì)量分配不均，對提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放性不利，難以滿足日趨嚴格的汽車排放法規(guī)的要求。

電子燃油噴射(EFI，electronicfuelinjection)系統(tǒng)：進氣流動阻力小，充氣性好，輸出功率大，混合氣的分配均勻性好；可以隨著發(fā)動機使用情況及使用場合的變化配制最佳的混合氣成分，具有較好的經(jīng)濟性、動力性；具有較好的加速等過渡性能，但該系統(tǒng)布置復(fù)雜，制造成本高。已經(jīng)取代傳統(tǒng)的化油器供給系統(tǒng)。一、汽油發(fā)動機對可燃混合氣體的要求

1．空燃比對發(fā)動機性能的影響空氣和燃油的混合比，即空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量比稱為空燃比，通常用α表示。汽油完全燃燒并生成CO2、H2O時的空燃比稱為理論空燃比，理論空燃比約為14.7。實際所供空氣量可能大于或小于理論空氣量。

在空燃比為13.5～14.0時，燃燒火焰溫度出現(xiàn)最高值，這種空燃比稱為功率空燃比。當(dāng)混合氣的空燃比為16左右時，燃油燃燒完全，發(fā)動機的油耗率最低，這種空燃比稱為經(jīng)濟空燃比。在功率空燃比與經(jīng)濟空燃比范圍內(nèi)的混合氣是汽油發(fā)動機常用的混合氣，它可使發(fā)動機獲得較好的使用性能。圖4-16空燃比與發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能的關(guān)系燃燒后排出的排氣成分除C02和H20外，還有空氣中沒有參與燃燒的NOx剩余的O2、未燃燒和未完全燃燒的HC、燃燒不完全的C0及高溫富氧條件下燃燒生成的N0x。由此可見，發(fā)動機的性能與空燃比有著密切的關(guān)系，但影響的程度和變化規(guī)律各不相同。所以，如何精確控制混合氣的空燃比是比較復(fù)雜而又非常重要的問題。2．發(fā)動機各種工況對混合氣的要求發(fā)動機在實際運行過程中，其工況在工作范圍內(nèi)是不斷變化的，且在工況變化時，發(fā)動機對可燃混合氣空燃比的要求也是不同的，現(xiàn)分述如下。（1）穩(wěn)定工況對混合氣的要求發(fā)動機的穩(wěn)定工況是指發(fā)動機已經(jīng)完全預(yù)熱，進入正常運轉(zhuǎn)，且在一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)速和負荷沒有突然變化的情況。穩(wěn)定工況又可分為怠速、小負荷、中等負荷、大負荷和全負荷等幾種。①怠速和小負荷工況

怠速工況是指發(fā)動機對外無功率輸出且以最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。此時，混合氣燃燒后所做的功，只用于克服發(fā)動機內(nèi)部的阻力，并使發(fā)動機保持最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。在怠速工況下，節(jié)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。

對于化油器配制混合氣方式，進氣管內(nèi)的真空度很大，在進氣門開啟時，氣缸內(nèi)的壓力可能高于進氣管壓力，廢氣膨脹進入進氣管內(nèi)。在進氣沖程中，把這些廢氣和新混合氣同時吸入氣缸，結(jié)果氣缸內(nèi)的混合氣含有比例較大的廢氣，為保證這種經(jīng)廢氣稀釋過的混合氣能正常燃燒，就需要供給較濃的混合氣。隨著節(jié)氣門開度增大，稀釋將逐漸減弱，所以小負荷工況下要求混合氣加濃的程度隨負荷的增加而減小。對于電控燃油噴射混合氣配制方式，如果采用開環(huán)控制，配制的混合氣與化油器式相似。如果采用閉環(huán)控制方式，在怠速和小負荷工況時，混合氣一般控制在理論空然比。②中等負荷工況汽車發(fā)動機的大部分工作時間都處在中等負荷狀態(tài)。在中等負荷運行時，節(jié)氣門已有足夠的開度，廢氣稀釋影響已不復(fù)存在。如果為了獲得最佳經(jīng)濟性，則采用開環(huán)控制方式，空燃比控制在17左右；為了獲得最佳排放，并獲得較好的經(jīng)濟性，空燃比控制在理論空燃比附近。③大負荷和全負荷工況在大負荷時，節(jié)氣門開度已超過3／4，此時應(yīng)隨著節(jié)氣門開度的增大而逐漸地加濃混合氣以滿足發(fā)動機功率的要求。但實際上，在節(jié)氣門尚未全開之前，如果需要獲得更大的轉(zhuǎn)矩，只要把節(jié)氣門進一步開大就能實現(xiàn)，沒有必要使用功率空燃比來提高功率，而應(yīng)當(dāng)繼續(xù)使用經(jīng)濟混合氣來達到省油的目的或者使用理論混合氣來達到降低排放的目的。因此，在節(jié)氣門全開之前所有的部分負荷工況都應(yīng)按經(jīng)濟混合氣或理論混合氣配制。只是在全負荷工況時，節(jié)氣門已經(jīng)全開，此時為了獲得該工況下的最大功率必須供給功率混合氣。在從大負荷過渡到全負荷工況的過程中，混合氣的加濃也應(yīng)該是逐漸變化的。(2)過渡工況對混合氣的要求汽車在運行中的主要過渡工況可分為冷起動、暖機、加速和減速等幾種，分述如下。冷車起動時，由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和燃燒室壁面溫度低、空氣流速慢，導(dǎo)致汽油蒸發(fā)和霧化條件不好，因此要求發(fā)動機供給較濃的混合氣。暖機過程中，盡管發(fā)動機溫度隨著轉(zhuǎn)速的提升也在逐步上升，但發(fā)動機溫度仍然較低，氣缸內(nèi)的廢氣相對較多，混合氣受到稀釋，對燃燒不利，為保持發(fā)動機穩(wěn)定的運行也要求濃的混合氣。暖車的加濃程度，應(yīng)在暖車過程中逐漸減小，一直到發(fā)動機能以正常的混合氣在穩(wěn)定工況下運轉(zhuǎn)為止。汽車在加速時，節(jié)氣門突然開大，進氣管壓力隨之增加。由于液體燃料流動的慣性和進氣管壓力增大后燃料蒸發(fā)量減少，部分汽油顆粒沉積在進氣管壁上，形成厚油膜，這樣會造成實際混合氣成分瞬間被稀釋，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，要噴入進氣管附加燃料，才能獲得良好的加速性能。汽車急減速時，駕駛員迅速松開加速踏板，節(jié)氣門突然關(guān)閉，此時由于慣性作用，發(fā)動機仍保持很高的轉(zhuǎn)速。因為進氣管真空度急劇升高，進氣管內(nèi)壓力降低，促使附著在進氣管壁上燃油加速氣化，造成混合氣過濃。為避免這一情況發(fā)生，在發(fā)動機減速時，供給的燃料應(yīng)減少甚至切斷供油。二、電控汽油噴射供給系統(tǒng)的類型1．按噴射位置分類根據(jù)汽油的噴射位置，汽油噴射系統(tǒng)可分為缸內(nèi)噴射和進氣管噴射兩大類，進氣管噴射又進一步分為單點噴射和多點噴射。(1)缸內(nèi)噴射缸內(nèi)噴射是將噴油器安裝于缸蓋上直接向氣缸內(nèi)噴油，因此需要較高的噴油壓力(3.0～4.0MPa)。(2)進氣管噴射進氣管噴射又分為單點噴射和多點噴射。單點噴射系統(tǒng)是把噴油器安裝在化油器所在的節(jié)氣門段，它是用一個噴油器將燃油噴人進氣流，形成混合氣進入進氣歧管，再分配到各缸中。多點噴射系統(tǒng)是在每缸進氣口處裝有一只噴油器，由電控單元(ECU)控制進行順序噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進氣門前方，再與空氣一起進入氣缸形成混合氣。多點噴射系統(tǒng)是目前最普遍的噴射系統(tǒng)。2．按噴射控制裝置分類按噴射控制裝置的形式，汽油噴射系統(tǒng)分為機械式(機電式)和電控式兩種。機械式燃油的計量是通過機械傳動與液壓傳動實現(xiàn)的，電控式燃料的計量是由電控單元(ECU)與電磁噴油器實現(xiàn)的。3．按噴射方式分類按噴射方式，汽油噴射系統(tǒng)可分為連續(xù)噴射和間歇噴射兩種。連續(xù)噴射是指在發(fā)動機整個工作過程中連續(xù)噴射燃油。連續(xù)噴射是燃油噴到進氣道內(nèi)，而且大部分的燃油是在進氣門關(guān)閉時噴射的，因此大部分的燃油是在進氣道內(nèi)蒸發(fā)的。由于連續(xù)噴射系統(tǒng)無需考慮發(fā)動機的工作順序，故控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，一般多應(yīng)用于機械式或機電結(jié)合式燃油噴射系統(tǒng)中。間歇噴射又稱為脈沖噴射。間歇噴射是每缸每次噴射都有一個限定的持續(xù)時間。由于間歇噴射方式的控制精度較高，故被現(xiàn)代發(fā)動機廣泛采用。間歇噴射又分為同步噴射和異步噴射。同步噴射按噴油時序又可細分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種形式。同時噴射：發(fā)動機每轉(zhuǎn)一圈，所有氣缸噴油器同時噴射一次，每一循環(huán)噴射兩次；分組噴射：將噴油器分成兩組，發(fā)動機每一循環(huán)中，每組輪流噴射一次；順序噴射：各缸噴油器分別按發(fā)動機的工作順序每個循環(huán)各噴射一次，具有噴射正時。異步噴射噴油器的開啟時刻與曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及做功順序無關(guān)。沒有確定的規(guī)律性，是在同步噴油的基礎(chǔ)上，為改善發(fā)動機性能，臨時的補償性噴油，主要有起動異步噴射和加速異步噴射。

同一臺發(fā)動機并不是始終采用同一種噴射方式，有些發(fā)動機在穩(wěn)定工況下采用同步噴射，而在啟動和加速等過渡工況采用異步噴射；而有些采用同步噴射系統(tǒng)的發(fā)動機，冷啟動噴油器在冷啟動時則是采用連續(xù)噴射。

4．按空氣流量測量方法分類按空氣流量的測量方法，汽油噴射系統(tǒng)可分為三種，第一種是直接測量空氣質(zhì)量流量的方式，稱為質(zhì)量流量控制的汽油噴射系統(tǒng)；第二種是根據(jù)進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，推算吸入的空氣量，并計算燃油流量的速度密度方式，稱為速度密度控制的汽油噴射系統(tǒng)；第三種是根據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，推算吸入的空氣量并計算燃油流量的節(jié)流速度方式，稱為節(jié)流速度控制的汽油噴射系統(tǒng)。三、化油器供油系統(tǒng)與汽油噴射供油系統(tǒng)的比較概括起來，與化油器相比，汽油噴射具有下列優(yōu)點：1、可以實現(xiàn)對混合氣空燃比進行精確控制，最終實現(xiàn)排放污染物降低。2、由于進氣系統(tǒng)不需要喉管，減少了進氣阻力，加上不需要對進氣管加熱來促進燃油的蒸發(fā)，所以充氣效率高，動力性提高。3、由于進氣溫度低，使得爆燃燃燒得到了有效控制，從而有可能采取較高的壓縮比，這樣提高了發(fā)動機的熱效率，改善了經(jīng)濟性。4、保證各缸混合比的均勻性問題比較容易解決，相對發(fā)動機可以使用辛烷值低的燃料。5、發(fā)動機冷起動性能和加速性能良好，過渡圓滑，減速斷油控制方便。四、幾種電子控制燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理1、D型電控汽油噴射系統(tǒng)D型電控汽油噴射系統(tǒng)是根據(jù)進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速推算