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1、目的：燃烧过程是将燃料的化学能转变为热能的过程。燃烧完全的程度影响热量产生的多少和排出废气的成分，而燃烧时间和时刻又关系到气缸压力变化和热功转换的程度，所以燃烧过程是影响发动机经济性、动力性和排气污染的主要过程。传统汽油机的特点是形成均质混合气，燃烧过程是由定时的火花塞点火，火焰以正常的速度传遍整个燃烧室。燃烧过程要避免不规则燃烧和不正常燃烧。要求：本章要求掌握汽油机的燃烧过程，学会分析影响汽油机燃烧过程的因素，掌握汽油机不正常燃烧的的原因和对策。了解燃烧室设计要求及特点。,第七章 汽油机的燃烧过程,汽油机的燃烧过程,汽油机的燃烧过程,正常燃烧,不正常燃烧,表面点火,爆震,后火,早火,7-1正
2、常燃烧 火花塞放电时两极电压可达10-35kV，击穿电极间隙的混合气，造成电极间电流通过。电火花能量点燃电机附近的混合气首先形成火焰中心，而后火焰前锋以一定的正常速度扩散到整个燃烧室，气缸内温度和压力升高。此期间，火焰传播速度及火焰前锋面的形状没有急剧变化，该状况称为正常燃烧。,研究燃烧过程的方法很多，但简单易行且经常使用的方法是P-示功图，它反映了燃烧过程的综合效应。汽油机典型示功图如下图P-图所示。,一、燃烧过程的分段,P-图，称为燃烧过程的展开示功图。按缸内压力变化的特征，将燃烧过程分为三个时期：1）滞燃期（着火延迟期、着火落后期）2）急燃期（明显燃烧期）3）补燃期（后燃期）,滞燃期（段
3、）,从火花塞跳火（1点）到火焰中心出现（2点）的时间或曲轴转角称为滞燃期（占整个燃烧时间的15%）。在最佳点火条件下，一般点火能量只需0.2mJ。对较浓和较稀的混气，点火能量只需3mJ。,为了保证发动机在各种工况下都能点火成功，实际点火能量一般为30-50mJ，高能点火系统则可达100mJ。滞燃期每一循环都可能有变动，有时最大值可达最小值的数倍。为了提高效率，应尽量缩短滞燃期。为了保证发动机运转稳定，应尽量保证滞燃期保持稳定。点火提前角2035，着火延迟角46。,影响滞燃期的长短的因素,1.混合气成分）2.点火时缸内气体温度和压力（压缩比）3.缸内气体流动4.火花能量5.残余废气量,急燃期（I
4、I段）,从出现火焰中心（2点）开始到缸内出现最高压力（3点）为止。此时火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室，因此也称之为火焰传播阶段。,燃油80-90在此期间燃烧结束，一般在上止点后1015CA出现最高压力。曲轴每转1时缸内压力升高值/称为压力升高率（一般在）。压力升高率不能过高，过高则易工作粗暴。最高压力点出现的时刻，对发动机的功率和经济性有重大影响。过早，则引起压缩负功增加，压力升高率增加；反之，则膨胀比减小，传热面积增大。可通过调整点火提前角来调整最高压力点出现位置点。,影响急燃期的因素,1.火焰传播的速度2.火花塞的位置3.燃烧室形式4.点火提前角燃烧速度即单位时间内燃烧的混合气的数量。火焰传
5、播方式根据混合气流动状态可以分为层流火焰传播（小于1m/s）和湍流火焰传播（50-80m/s）。,补燃期（段）,缸内出现最高压力（3点）以后到燃烧完全结束这段时间称为补燃期，因少量燃料未充分氧化、燃烧室边缘和汽缸壁上的燃料等继续燃烧，而使燃烧推迟。补燃使热负荷增加、热效率减小、功率下降，若持续时间过长至排气门打开时还在燃烧，则会产生排气管“放炮”现象，应加强涡流，使后燃期尽可能缩短。,影响补燃期长短的因素,1.火焰前锋过后未来得及燃烧的燃料2.贴附在汽缸壁上未燃烧的燃料3.燃烧产物CO2和H2O的分解现象补燃期内活塞已远离上止点，燃烧条件差，放热量得不到充分利用，所以补燃期越短越好。,二、不规
6、则燃烧,汽油机不规则燃烧是指稳定正常运转情况下，各循环之间的燃烧变动和各气缸之间的燃烧差异。前者称为循环间的燃烧变动（或循环波动），后者称为各缸间的燃烧差异（或各缸工作不均匀）。,1.循环间的燃烧变动是点燃式发动机的一大特征，指发动机以某一工况运行时，这一循环和下一循环燃烧过程的进行情况不断变化，具体表现在压力曲线、火焰传播情况及发动机输出功率均不相同。,稀混合气,浓混合气,影响循环间的燃烧变动的因素,1）气缸内气体运动状况2）每循环气缸内的混合气成分降低循环间波动的措施1）多点点火2）组织进气涡流3）提高发动机转速4）采用化学计量空燃比5）采用燃油电控喷射技术6）采用快速、速然燃烧技术7）加
7、大点火能量,2.各缸间的燃烧差异,各缸工作不均匀是针对多缸发动机而言的。产生燃烧差异的因素：进气量的差别、混合气成分不均匀等。各缸工作不均匀性的存在，使得难以找到对各缸都是最佳的点火提前角和过量空气系数，动力性、经济性、排放性等整机指标难以优化，振动及噪声也会增加。,汽油机的不正常燃烧是指设计不当或控制不当，使之偏离正常点火时间及地点，由此引起燃烧速率急剧上升，压力急剧增大等异常现象。不正常燃烧可分为爆震（或爆燃）和表面点火两类。,7-2 不正常燃烧（异常燃烧）,一、爆震 爆震时，缸内压力曲线出现高频大幅度波动（锯齿波），同时发动机会产生一种高频金属敲击声，因此也称爆震为敲缸。爆震类似于柴油机
8、，低温多阶段自然。,现象：敲缸（缸内出现尖锐的金属敲击声），燃烧室和冷却系统过热，排温上升，有效燃油消耗率ge上升，有效功率Pe下降，气缸压力线出现锯齿波。原因：在火焰前锋到达之前，末端混合气的温度、压力超过其临界温度、压力而自燃，形成新的火焰中心，火焰传播速度加大，使得缸内局部压力、温度急剧升高，压力来不及平衡，形成冲击波，冲击波反复撞击缸壁，发出尖锐的敲缸声。,危害：/可达65MPa，缸壁油膜破坏，轴瓦减磨层破坏，连杆弯曲，曲轴裂纹，有效燃油消耗率ge上升，有效功率Pe下降。影响因素：1、燃料：用抗爆性好的燃料或加抗暴剂。2、结构：改进燃室结构，加强涡流;合适的火花塞位置，缩短火焰行程；减
9、小缸径，加强冷却，用铝缸盖散热。3、运用：提高转速，加强紊流；减小节气门，增大废气系数；减小点火提前角；减小压缩比；加装 爆震控制装置。,二、表面点火,汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）点燃混合气而引起的不正常燃烧称表面点火。表面点火时间是不可控制的。在电火花出现以前的点火称早燃（早火）。在电火花出现以后的点火称后燃（后火）。,影响表面点火的因素：1.凡是能够使缸内T、P降低的因素，都可预防表面点火。2.选用低沸点汽油和含胶质少的机油。3.在燃料中添加抑制表面点火的添加剂。4.适当降低压缩比。5.选用合格的火花塞和排气门。与爆
10、燃的区别：1.被炽热表面点燃，无压力波产生，爆燃时为自燃，有压力波。2.沉闷的敲缸声（主要是活塞、连杆、曲轴等的运动件受到冲击负荷产生振动产生的）。,爆燃,7-3：影响燃烧的因素,一、汽油的性质：1、蒸发性：蒸发性强，易汽化，混合均匀，燃速快，完全燃烧，动力性经济性好。但蒸发性太强易产生气阻。2、抗暴性：辛烷值越高抗暴性越强。二、点火提前角：过大，滞燃期长，易爆燃，早燃；过小，补燃严重，过热，都使ge 上升，Pe下降。最佳点火 提前角随负荷和转速变化，故设提前点火调节装置（开环控制、闭环控制和 混合控制）。,三、混合气成分,一般0.80.9，缸内燃烧温度最高，火焰传播速度最大，、Pz、Tz最大，易爆燃；1.051.15，传播速度降低，氧气充足，燃烧完全，经济性好。四、转速 n增加，气流速度上升，涡流加强，火传播速度增加，燃烧过程缩短，爆燃倾向下降。,五、负荷：负荷减小，节气门开度减小，进气量减小，残余废气量增多，火焰传播速度减小，燃烧恶化，经济性降低。转速一定，负荷减小时，应增大点火提前角。,六、燃烧室,燃烧室应满足：有利于换气和充气效率v的提高，有利气体流速、燃速的提高，热损失少，避免局部过热，抗爆性好，低排放。结构：半球形，楔形，锥形，浴盆形，L形，碗形等。燃烧室形状和火花塞位置决定传播距离，半球形、浴盆形传距短，不易爆燃；L形、楔形，形成强涡流，火传播速度快，爆燃少。,
