汽油机混合气形成讲义学习教案.pptx

会计学1汽油机混合气形成汽油机混合气形成(xngchng)讲义讲义第一页，共65页。2 2、火焰传播速度、火焰传播速度UTUT单位单位(dnwi)(dnwi)时间内火焰前锋面相对时间内火焰前锋面相对未燃混合气向前推动的距离。用未燃混合气向前推动的距离。用UTUT表示表示m/sm/s。3 3、燃烧速度、燃烧速度UmUm：单位：单位(dnwi)(dnwi)时间燃烧的混合气质量。时间燃烧的混合气质量。燃烧燃烧速度用速度用UmUm表示表示kg/s.Um=dm/dt=TUTAT kg/s.kg/s.Um=dm/dt=TUTAT kg/s.式中式中 T T 未燃混合气密度；未燃混合气密度；UT UT火焰传播速度；火焰传播速度；AT AT火焰前锋面积。火焰前锋面积。第1页/共65页第二页，共65页。一、汽油机正常燃烧：（一）汽油机正常燃烧过程：燃烧过程分为三个阶段：（）着火延迟(ynch)期；（）明显燃烧期；（）后燃期。4-1 4-1 汽油机燃烧汽油机燃烧(rnsho)(rnsho)过过程程第2页/共65页第三页，共65页。点火提前角：是指从火花塞跳火到上止点间的曲轴(qzhu)转角。可用其表示点火时刻。第3页/共65页第四页，共65页。（）着火延迟期（）着火延迟期（1-21-2点）：点）：从火花塞跳火压力偏离压缩线的时间或曲轴转角。从火花塞跳火压力偏离压缩线的时间或曲轴转角。作用：点燃混合气形成火焰核心；作用：点燃混合气形成火焰核心；特点：燃烧量小，压力升高不明显。特点：燃烧量小，压力升高不明显。火花塞放电特性火花塞放电特性 ：两极电压达两极电压达101015Kv15Kv；击穿击穿(j chun)(j chun)电极间隙的混合气，造成电极间电流通过；电极间隙的混合气，造成电极间电流通过；电火花能量多在电火花能量多在404080mJ80mJ；局部温度可达局部温度可达3000K3000K，使电极附近的混合气立即，使电极附近的混合气立即 点燃；点燃；形成火焰中心，火焰向四周传播；形成火焰中心，火焰向四周传播；气缸压力脱离压缩线开始急剧上升。气缸压力脱离压缩线开始急剧上升。第4页/共65页第五页，共65页。影响影响i长短的因素：长短的因素：燃料，辛烷值燃料，辛烷值 i ；缸内缸内(p+T)i；混合气浓度（混合气浓度（=0.80.9 时，时，i最短）；最短）；残余废气残余废气(fiq)系数系数 i 点火能量点火能量i。希望：尽量缩短希望：尽量缩短 并保持稳定。并保持稳定。i 第5页/共65页第六页，共65页。（）明显燃烧期（）明显燃烧期（2-3点）：从火焰核心形成火焰传点）：从火焰核心形成火焰传播到整个播到整个(zhngg)燃烧室。燃烧室。作用：把大量燃料的化学能迅速转变为热能；作用：把大量燃料的化学能迅速转变为热能；特点：是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。特点：是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性愈好。力性愈好。第6页/共65页第七页，共65页。用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程度。平均压力升高率用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程度。平均压力升高率 pkPaCA：式中式中 第二阶段终点第二阶段终点3和起点和起点2的压力；的压力；第第3和和2相对相对(xingdu)上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。一般明显燃烧期约占一般明显燃烧期约占20CA 40 CA曲轴转角，燃烧最高压力曲轴转角，燃烧最高压力Pmax出现在上止点后出现在上止点后12CA15CA曲轴转角，曲轴转角，p=175250kpa/CA为为 宜。宜。p 值过高，工作粗暴，对排污值过高，工作粗暴，对排污(NOx)亦不利。亦不利。第7页/共65页第八页，共65页。（）后燃期（）后燃期（）后燃期（）后燃期（3 3点以后），点以后），点以后），点以后），从压力最高点到燃料燃烧从压力最高点到燃料燃烧从压力最高点到燃料燃烧从压力最高点到燃料燃烧90%90%以上的时间或以上的时间或以上的时间或以上的时间或曲轴曲轴曲轴曲轴(qzhu)(qzhu)转角。转角。转角。转角。第8页/共65页第九页，共65页。作用作用 火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧；火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧；贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧；贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧；高温分解的燃烧产物（高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新等）重新 氧化。氧化。特点：燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。特点：燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。希望：尽量减少后燃期。希望：尽量减少后燃期。唯一地由定时的火花点火开始，且火焰前锋以一唯一地由定时的火花点火开始，且火焰前锋以一定的正常定的正常(zhngchng)速度传遍整个燃烧室的过程。速度传遍整个燃烧室的过程。第9页/共65页第十页，共65页。（二）影响燃烧速度（二）影响燃烧速度(sd)的因素的因素 燃烧速度(sd)Um：单位时间燃烧的混合气质量。Um=dm/dt=TUTAT kg/s.式中 T 未燃混合气密度；UT火焰传播速度(sd)；AT火焰前锋面积。控制燃烧速度(sd)就能控制明显燃烧期的长短及其相对曲轴转角的位置。1.火焰传播速度(sd)UT 火焰传播速度(sd)是决定明显燃烧期长短的主要因素。现代汽油机的UT一般可高达5080m/s。在50008000rpm，燃烧时间仅0.0010.002s。影响UT 的主要因素是：燃烧室中气体的紊流运动 混合气成分混合气初始温度。第10页/共65页第十一页，共65页。紊流运动：紊流运动是由一定运动方向的涡流紊流运动：紊流运动是由一定运动方向的涡流和无规则的气体脉动所组成。涡流运动可使火焰前和无规则的气体脉动所组成。涡流运动可使火焰前锋表面扭曲，甚至锋表面扭曲，甚至(shnzh)(shnzh)分隔成许多火焰中心，分隔成许多火焰中心，使火焰前锋燃烧区加厚，如图所示，火焰传播速度使火焰前锋燃烧区加厚，如图所示，火焰传播速度加快。加快。紊流较弱紊流较弱紊流强烈紊流强烈第11页/共65页第十二页，共65页。混合混合混合混合(hnh)(hnh)(hnh)(hnh)气成分不同，火气成分不同，火气成分不同，火气成分不同，火焰传播速度也明显不同，如焰传播速度也明显不同，如焰传播速度也明显不同，如焰传播速度也明显不同，如图所示为实验所得火焰传播图所示为实验所得火焰传播图所示为实验所得火焰传播图所示为实验所得火焰传播速度与过量空气系数的关系。速度与过量空气系数的关系。速度与过量空气系数的关系。速度与过量空气系数的关系。当当当当=0.85=0.85=0.85=0.850.950.950.950.95时，火焰传播时，火焰传播时，火焰传播时，火焰传播速度最大，燃烧速度最快，速度最大，燃烧速度最快，速度最大，燃烧速度最快，速度最大，燃烧速度最快，功率也最大，称为功率混合功率也最大，称为功率混合功率也最大，称为功率混合功率也最大，称为功率混合(hnh)(hnh)(hnh)(hnh)比。比。比。比。当当当当=1.03=1.03=1.03=1.031.11.11.11.1时，火焰传播速时，火焰传播速时，火焰传播速时，火焰传播速度较大，氧气又充足，燃烧度较大，氧气又充足，燃烧度较大，氧气又充足，燃烧度较大，氧气又充足，燃烧完全，称为经济混合完全，称为经济混合完全，称为经济混合完全，称为经济混合(hnh)(hnh)(hnh)(hnh)比。比。比。比。第12页/共65页第十三页，共65页。n n火焰传播下限：火焰传播下限：火焰传播下限：火焰传播下限：n n 1.31.31.41.4时，火焰传播速度降低，甚至不能传播。时，火焰传播速度降低，甚至不能传播。时，火焰传播速度降低，甚至不能传播。时，火焰传播速度降低，甚至不能传播。n n火焰传播上限：火焰传播上限：火焰传播上限：火焰传播上限：n n 0.40.40.50.5时，混合气过浓，也使火焰不能传播。时，混合气过浓，也使火焰不能传播。时，混合气过浓，也使火焰不能传播。时，混合气过浓，也使火焰不能传播。n n为了保证为了保证为了保证为了保证(b(b ozhng)ozhng)可靠的工作，汽油机的可靠的工作，汽油机的可靠的工作，汽油机的可靠的工作，汽油机的 在在在在0.60.61.21.2范围，即空燃比范围，即空燃比范围，即空燃比范围，即空燃比 A/F=9-18 A/F=9-18。n n混合气初始温度混合气初始温度混合气初始温度混合气初始温度Ta:TaUTTa:TaUT。n n 注意，混合气火焰传播界限并非常数，它是随条件注意，混合气火焰传播界限并非常数，它是随条件注意，混合气火焰传播界限并非常数，它是随条件注意，混合气火焰传播界限并非常数，它是随条件n n而变化的，如混合气温度高，点火能量大，气体紊流而变化的，如混合气温度高，点火能量大，气体紊流而变化的，如混合气温度高，点火能量大，气体紊流而变化的，如混合气温度高，点火能量大，气体紊流n n强等，火焰传播界限就扩大；混合气中废气含量多，强等，火焰传播界限就扩大；混合气中废气含量多，强等，火焰传播界限就扩大；混合气中废气含量多，强等，火焰传播界限就扩大；混合气中废气含量多，n n界限就变窄。界限就变窄。界限就变窄。界限就变窄。第13页/共65页第十四页，共65页。2火焰前锋面积火焰前锋面积AT 利用燃烧室几何形状及其与火利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合，花塞位置的配合，可以改变不同时期可以改变不同时期(shq)火焰前锋火焰前锋扫过的面积，以调整燃烧扫过的面积，以调整燃烧速度。它直接影响到明显燃烧期相速度。它直接影响到明显燃烧期相当曲轴转角的位置当曲轴转角的位置及燃烧速度变化的情况，与压力上及燃烧速度变化的情况，与压力上升密切相关。升密切相关。3.可燃混合气密度可燃混合气密度T 增大未燃混合气密增大未燃混合气密度，可以提高燃烧速度，可以提高燃烧速度，因此增大压缩比度，因此增大压缩比和进气和进气(jn q)压力等，压力等，均可加大燃烧速度。均可加大燃烧速度。第14页/共65页第十五页，共65页。（三）、汽油机的不规则燃烧（三）、汽油机的不规则燃烧(rnsho)n n汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况(qngkung)(qngkung)下，下，下，下，1.1.各循环之间的燃烧差异各循环之间的燃烧差异各循环之间的燃烧差异各循环之间的燃烧差异;n n 2.2.各缸之间的燃烧差异。各缸之间的燃烧差异。各缸之间的燃烧差异。各缸之间的燃烧差异。n n1 1、循环变动循环变动循环变动循环变动:工况一定各个循环的示功不同。工况一定各个循环的示功不同。工况一定各个循环的示功不同。工况一定各个循环的示功不同。第15页/共65页第十六页，共65页。n n原因：原因：原因：原因：火花塞附近混合气的混合比；火花塞附近混合气的混合比；火花塞附近混合气的混合比；火花塞附近混合气的混合比；n n 气体紊流性质、程度在各循环均有变动，气体紊流性质、程度在各循环均有变动，气体紊流性质、程度在各循环均有变动，气体紊流性质、程度在各循环均有变动，致使火焰中心形成的时间不同，即由有效着火时间致使火焰中心形成的时间不同，即由有效着火时间致使火焰中心形成的时间不同，即由有效着火时间致使火焰中心形成的时间不同，即由有效着火时间变动而引起。变动而引起。变动而引起。变动而引起。n n危害：危害：危害：危害：n n 使空燃比和点火使空燃比和点火使空燃比和点火使空燃比和点火(di(di n hun hu)提前角调整对每一循提前角调整对每一循提前角调整对每一循提前角调整对每一循环都不可能处于最佳状态环都不可能处于最佳状态环都不可能处于最佳状态环都不可能处于最佳状态be be，PePe，不正常燃烧，不正常燃烧，不正常燃烧，不正常燃烧倾向增加，整个汽油机性能下降。倾向增加，整个汽油机性能下降。倾向增加，整个汽油机性能下降。倾向增加，整个汽油机性能下降。n n影响的因素：影响的因素：影响的因素：影响的因素：n n 当当当当=0.8=0.80.90.9时循环燃烧变动最小；时循环燃烧变动最小；时循环燃烧变动最小；时循环燃烧变动最小；n n 在中等负荷以上变动较小；在中等负荷以上变动较小；在中等负荷以上变动较小；在中等负荷以上变动较小；n n 加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一般变般变般变般变n n 动减小；动减小；动减小；动减小；n n 加大点火加大点火加大点火加大点火(di(di n hun hu)能量，采用多点点火能量，采用多点点火能量，采用多点点火能量，采用多点点火(di(di n n huhu)，情况可有所改善；，情况可有所改善；，情况可有所改善；，情况可有所改善；n n 点火点火点火点火(di(di n hun hu)时刻和点火时刻和点火时刻和点火时刻和点火(di(di n hun hu)位置对燃位置对燃位置对燃位置对燃烧变动很敏感。烧变动很敏感。烧变动很敏感。烧变动很敏感。第16页/共65页第十七页，共65页。2 2、各缸间燃烧差异原因：主要是由于分配不均、各缸间燃烧差异原因：主要是由于分配不均(b jn)(b jn)匀造成的匀造成的.危害：整个汽油机危害：整个汽油机be be，PePe排放性能恶化。排放性能恶化。第17页/共65页第十八页，共65页。n n影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：n n 分配不均匀分配不均匀分配不均匀分配不均匀:在进气管内存在着空气在进气管内存在着空气在进气管内存在着空气在进气管内存在着空气(kngq)(kngq)、燃料蒸、燃料蒸、燃料蒸、燃料蒸气、气、气、气、n n 各种比例的混合气、大小不一的雾化油粒以及沉积各种比例的混合气、大小不一的雾化油粒以及沉积各种比例的混合气、大小不一的雾化油粒以及沉积各种比例的混合气、大小不一的雾化油粒以及沉积 n n 在进气管壁上厚薄不同的油膜，要想让它们均匀分在进气管壁上厚薄不同的油膜，要想让它们均匀分在进气管壁上厚薄不同的油膜，要想让它们均匀分在进气管壁上厚薄不同的油膜，要想让它们均匀分n n 配到各个气缸是很困难的。配到各个气缸是很困难的。配到各个气缸是很困难的。配到各个气缸是很困难的。n n 进气歧管的差别进气歧管的差别进气歧管的差别进气歧管的差别:各缸间进气重叠引起的干涉等现各缸间进气重叠引起的干涉等现各缸间进气重叠引起的干涉等现各缸间进气重叠引起的干涉等现n n 象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状n n 态等不能完全一致。态等不能完全一致。态等不能完全一致。态等不能完全一致。n n 的影响的影响的影响的影响:各缸混合气成分不同，使得各各缸混合气成分不同，使得各各缸混合气成分不同，使得各各缸混合气成分不同，使得各 缸不可能缸不可能缸不可能缸不可能n n 在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济n n 混合气或功率混合气浓度。混合气或功率混合气浓度。混合气或功率混合气浓度。混合气或功率混合气浓度。n n 进气管的设计进气管的设计进气管的设计进气管的设计:进气系统所有零件的设计和安装位进气系统所有零件的设计和安装位进气系统所有零件的设计和安装位进气系统所有零件的设计和安装位n n 置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都n n 会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计 第18页/共65页第十九页，共65页。（四）燃烧室壁面的熄火作用：（四）燃烧室壁面的熄火作用：（四）燃烧室壁面的熄火作用：（四）燃烧室壁面的熄火作用：在火焰传播过程中，即紧靠壁面附近的火焰是不能传播的。在火焰传播过程中，即紧靠壁面附近的火焰是不能传播的。在火焰传播过程中，即紧靠壁面附近的火焰是不能传播的。在火焰传播过程中，即紧靠壁面附近的火焰是不能传播的。（1 1）原因：由链反应中断）原因：由链反应中断）原因：由链反应中断）原因：由链反应中断(zhngdun)(zhngdun)和冷缸壁使接近缸壁和冷缸壁使接近缸壁和冷缸壁使接近缸壁和冷缸壁使接近缸壁的一层混合气冷却所造成。的一层混合气冷却所造成。的一层混合气冷却所造成。的一层混合气冷却所造成。（2 2）影响因素是：）影响因素是：）影响因素是：）影响因素是：当当当当=1=1左右，熄火厚度最小，混合气加浓或减稀，此左右，熄火厚度最小，混合气加浓或减稀，此左右，熄火厚度最小，混合气加浓或减稀，此左右，熄火厚度最小，混合气加浓或减稀，此厚度均增加；厚度均增加；厚度均增加；厚度均增加；负荷减小时，熄火厚度显著增加；负荷减小时，熄火厚度显著增加；负荷减小时，熄火厚度显著增加；负荷减小时，熄火厚度显著增加；燃烧室内燃烧室内燃烧室内燃烧室内(p+T)(p+T)紊流紊流紊流紊流，熄火厚度，熄火厚度，熄火厚度，熄火厚度。（3 3）危害：存在大量未燃烧的烃，排气中）危害：存在大量未燃烧的烃，排气中）危害：存在大量未燃烧的烃，排气中）危害：存在大量未燃烧的烃，排气中HCHC。（4 4）解决措施：尽量减小熄火厚度及燃烧室的面容比）解决措施：尽量减小熄火厚度及燃烧室的面容比）解决措施：尽量减小熄火厚度及燃烧室的面容比）解决措施：尽量减小熄火厚度及燃烧室的面容比 F/Vc F/Vc，以降低汽油机的，以降低汽油机的，以降低汽油机的，以降低汽油机的 HC HC排出量。排出量。排出量。排出量。第19页/共65页第二十页，共65页。二、不正常燃烧 不正常燃烧可分（一）爆燃;（二）表面点火。（一）爆燃：处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应产生了自燃。压力冲击波反复(fnf)撞击缸壁。气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸。第20页/共65页第二十一页，共65页。（1 1）影响因素是：）影响因素是：）影响因素是：）影响因素是：1 1）燃料性质：辛烷值高的燃料，抗爆燃能力强。）燃料性质：辛烷值高的燃料，抗爆燃能力强。）燃料性质：辛烷值高的燃料，抗爆燃能力强。）燃料性质：辛烷值高的燃料，抗爆燃能力强。2 2）末端混合气的压力、温度、压缩比和缸盖、活塞的材料。）末端混合气的压力、温度、压缩比和缸盖、活塞的材料。）末端混合气的压力、温度、压缩比和缸盖、活塞的材料。）末端混合气的压力、温度、压缩比和缸盖、活塞的材料。末端混合气的末端混合气的末端混合气的末端混合气的(压力压力压力压力+温度温度温度温度)气缸内气缸内气缸内气缸内(压力压力压力压力+温度温度温度温度)爆燃倾向爆燃倾向爆燃倾向爆燃倾向；气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，末气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，末气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，末气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，末端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比0.40.40.70.7单位。单位。单位。单位。3 3）火焰前锋传播到末端混合气的时间）火焰前锋传播到末端混合气的时间）火焰前锋传播到末端混合气的时间）火焰前锋传播到末端混合气的时间:体高火焰传播速度、体高火焰传播速度、体高火焰传播速度、体高火焰传播速度、缩短火焰传播距离缩短火焰传播距离缩短火焰传播距离缩短火焰传播距离(jl)(jl)，都会减少火焰前锋传播到末端，都会减少火焰前锋传播到末端，都会减少火焰前锋传播到末端，都会减少火焰前锋传播到末端混合气的时间，这有利于避免爆燃。例如，气缸直径大时，混合气的时间，这有利于避免爆燃。例如，气缸直径大时，混合气的时间，这有利于避免爆燃。例如，气缸直径大时，混合气的时间，这有利于避免爆燃。例如，气缸直径大时，火焰传播距离火焰传播距离火焰传播距离火焰传播距离(jl)(jl)增加，爆燃倾向增大，故没有很大缸增加，爆燃倾向增大，故没有很大缸增加，爆燃倾向增大，故没有很大缸增加，爆燃倾向增大，故没有很大缸径的汽油机。径的汽油机。径的汽油机。径的汽油机。第21页/共65页第二十二页，共65页。（2）危害）危害严重时破坏缸壁表面的附面气膜和油膜，使传热增严重时破坏缸壁表面的附面气膜和油膜，使传热增 加，气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，功率减加，气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，功率减 少，耗油率增加，少，耗油率增加，甚至造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘甚至造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘 体破裂，润滑油氧化成胶质，活塞环粘在槽内。轻微体破裂，润滑油氧化成胶质，活塞环粘在槽内。轻微 敲缸时，发动机功率上升敲缸时，发动机功率上升(shngshng)，油耗下降；，油耗下降；严重时，可产严重时，可产 生冷却水过热，功率下降，耗油率上升生冷却水过热，功率下降，耗油率上升(shngshng)。第22页/共65页第二十三页，共65页。正常燃烧与爆燃正常燃烧与爆燃(bo(bo rn)rn)的不同的不同n n正常燃烧的正常燃烧的UT为为5080m/s，无压力波，无压力波，n n 在在0.20.4Mpa/CA的范的范围围(fnwi)内。内。n n爆燃的火焰传播速度：轻微爆爆燃的火焰传播速度：轻微爆燃时，火焰传播速度约为燃时，火焰传播速度约为100m/s300m/s，强烈爆燃时，强烈爆燃时可高达可高达800m/s1000m/s。使。使未燃混合气瞬时燃烧完毕，局未燃混合气瞬时燃烧完毕，局部压力、温度很高，形成强烈部压力、温度很高，形成强烈的压力冲击波。冲击波反复撞的压力冲击波。冲击波反复撞击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸声。声。第23页/共65页第二十四页，共65页。（二）表面点火（二）表面点火-热点点火热点点火 由燃烧室内炽热由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、表面（如排气门头部、火花塞绝缘体或零件火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现象，点燃混合气的现象，统称表面点火。点火统称表面点火。点火时刻是不可时刻是不可(bk)控控制的，多发生在制的，多发生在9的的汽油机上。汽油机上。第24页/共65页第二十五页，共65页。1 1、早燃是指在火花塞点火之前、早燃是指在火花塞点火之前、早燃是指在火花塞点火之前、早燃是指在火花塞点火之前(zhqin)(zhqin)，炽热表面就，炽热表面就，炽热表面就，炽热表面就点燃混合气的现象。点燃混合气的现象。点燃混合气的现象。点燃混合气的现象。由于它提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，由于它提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，由于它提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，由于它提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且由于气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且由于气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且由于气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且由于压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降，火压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降，火压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降，火压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降，火花塞、活塞等花塞、活塞等花塞、活塞等花塞、活塞等零件过热。早燃会诱零件过热。早燃会诱发爆燃发爆燃(bo rn)，爆，爆燃燃(bo rn)又会让更又会让更多的炽热表面温度升多的炽热表面温度升高，促使更剧烈的表高，促使更剧烈的表面点火，两者互相促面点火，两者互相促进，危害可能更大。进，危害可能更大。第25页/共65页第二十六页，共65页。2、后燃是指在火花塞点火之、后燃是指在火花塞点火之后，炽热表面或受热辐射后，炽热表面或受热辐射点燃混合气的现象。与爆点燃混合气的现象。与爆燃不同燃不同(b tn)，表面点，表面点火一般是在正常火焰烧到火一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，所致，没有压力冲击波，“敲缸声敲缸声”比较沉闷，主要是比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生振动件受到冲击负荷产生振动而造成。凡是能促使燃动而造成。凡是能促使燃烧室温度和压力升高以及烧室温度和压力升高以及促使积炭等炽热点形成的促使积炭等炽热点形成的一切条件，都能促成表面一切条件，都能促成表面点火。点火。第26页/共65页第二十七页，共65页。n n1爆燃是火花塞爆燃是火花塞跳火后末端混合跳火后末端混合气的自燃现象；气的自燃现象；表面点火一般是表面点火一般是在正常火焰烧到在正常火焰烧到之前由炽热物点之前由炽热物点燃混合气所致。燃混合气所致。n n 2爆燃时有强烈爆燃时有强烈的压力冲击波，的压力冲击波，有尖锐的金属敲有尖锐的金属敲击声；表面点火击声；表面点火没有压力冲击波，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、主要是由活塞、连杆、曲轴连杆、曲轴(qzhu)等运动等运动件受到冲击负荷件受到冲击负荷产生振动而造成。产生振动而造成。表面点火表面点火(din hu)(din hu)与爆燃的不同点：与爆燃的不同点：第27页/共65页第二十八页，共65页。三、使用因素对燃烧的影响三、使用因素对燃烧的影响 1、混合气浓度、混合气浓度 当当 80.9时，时，UT、Pz、Pe均达最高值，爆燃均达最高值，爆燃倾向倾向。当当 l.031.1时，燃烧完全，时，燃烧完全，be最低。最高温度最低。最高温度+富裕富裕空气空气(kngq)NOx 。当当 0.8及及 1.2时，时，UT燃烧不完全燃烧不完全，致使（，致使（CO、HC、be）工作不稳定工作不稳定。可见，在均质混合气燃烧中，混合气浓度对燃烧影响极可见，在均质混合气燃烧中，混合气浓度对燃烧影响极大，必须严格控制。大，必须严格控制。第28页/共65页第二十九页，共65页。2、点火提前角、点火提前角 点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转角角(zhunjio)。其数值应视燃料性质、转速、负荷、。其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而定。过量空气系数等很多因素而定。第29页/共65页第三十页，共65页。点火提前角调整特性：当汽油机节气门开度点火提前角调整特性：当汽油机节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角改变而变化油率随点火提前角改变而变化(binhu)的关系的关系称为点火提前角调整特性。称为点火提前角调整特性。第30页/共65页第三十一页，共65页。n n 过小，则燃烧延长到膨胀过小，则燃烧延长到膨胀过小，则燃烧延长到膨胀过小，则燃烧延长到膨胀(png zhng)(png zhng)过程，燃烧最高压力和温度过程，燃烧最高压力和温度过程，燃烧最高压力和温度过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。n n 过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同时功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同时功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同时功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同时由于混合气的压力过高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加由于混合气的压力过高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加由于混合气的压力过高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加由于混合气的压力过高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加大。大。大。大。n n 为最佳值时，为最佳值时，为最佳值时，为最佳值时，不是过高，最高压力出现在上止点后合适的角度内，不是过高，最高压力出现在上止点后合适的角度内，不是过高，最高压力出现在上止点后合适的角度内，不是过高，最高压力出现在上止点后合适的角度内，示功图面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、经济性最好。示功图面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、经济性最好。示功图面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、经济性最好。示功图面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、经济性最好。第31页/共65页第三十二页，共65页。3、转速、转速 n紊流紊流，火焰速，火焰速度大体与转速成正比增加度大体与转速成正比增加（图（图4-16），因而以秒计），因而以秒计的燃烧过程缩短，但由于的燃烧过程缩短，但由于循环循环(xnhun)时间亦缩时间亦缩短，一般燃烧过程相当的短，一般燃烧过程相当的曲轴转角增加，应该相应曲轴转角增加，应该相应加大点火提前角（图加大点火提前角（图41-4a）而装置离心调节点火）而装置离心调节点火提前器。转速增加时，火提前器。转速增加时，火焰速度亦增加，爆燃倾向焰速度亦增加，爆燃倾向减小。减小。第32页/共65页第三十三页，共65页。4、负荷、负荷 转速一定，转速一定，Pe时，进入气缸的时，进入气缸的新鲜混合气量新鲜混合气量 而残余废气量基本而残余废气量基本不变，故不变，故。因为残余废气对燃烧。因为残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使反应起阻碍作用，使Um。为保证。为保证(bozhng)燃烧过程在上止点附近燃烧过程在上止点附近完成，需增大点火提前角，靠真空完成，需增大点火提前角，靠真空提前点火装置来调节。提前点火装置来调节。当负荷当负荷混合气数量混合气数量混合气稀释程度混合气稀释程度起火界起火界限更窄，火焰速度限更窄，火焰速度燃烧恶化。当燃烧恶化。当负荷负荷气缸的（温度气缸的（温度+压力）压力）爆燃的倾向爆燃的倾向。第33页/共65页第三十四页，共65页。5 5、大气状况、大气状况、大气状况、大气状况 大气压力低，气缸充气量减少，则混合气变浓，大气压力低，气缸充气量减少，则混合气变浓，大气压力低，气缸充气量减少，则混合气变浓，大气压力低，气缸充气量减少，则混合气变浓，另外，压缩压力低，着火延迟期长和火焰速另外，压缩压力低，着火延迟期长和火焰速另外，压缩压力低，着火延迟期长和火焰速另外，压缩压力低，着火延迟期长和火焰速度慢，则经济性和动力性下降，但爆燃倾向度慢，则经济性和动力性下降，但爆燃倾向度慢，则经济性和动力性下降，但爆燃倾向度慢，则经济性和动力性下降，但爆燃倾向减小。减小。减小。减小。大气温度高，同样气缸充气量下降，经济性、大气温度高，同样气缸充气量下降，经济性、大气温度高，同样气缸充气量下降，经济性、大气温度高，同样气缸充气量下降，经济性、动力性变差，而且容易发生爆燃和气阻。气动力性变差，而且容易发生爆燃和气阻。气动力性变差，而且容易发生爆燃和气阻。气动力性变差，而且容易发生爆燃和气阻。气阻是由于燃油蒸发而在供油系中形成气泡，阻是由于燃油蒸发而在供油系中形成气泡，阻是由于燃油蒸发而在供油系中形成气泡，阻是由于燃油蒸发而在供油系中形成气泡，减少甚至中断供油的现象减少甚至中断供油的现象减少甚至中断供油的现象减少甚至中断供油的现象(xinxing)(xinxing)。因此，。因此，。因此，。因此，在炎热地区行车时，应加强冷却系散热能力，在炎热地区行车时，应加强冷却系散热能力，在炎热地区行车时，应加强冷却系散热能力，在炎热地区行车时，应加强冷却系散热能力，用泵油量大的汽油泵。反之，在寒冷地区行用泵油量大的汽油泵。反之，在寒冷地区行用泵油量大的汽油泵。反之，在寒冷地区行用泵油量大的汽油泵。反之，在寒冷地区行车时，要加强进气系统的预热，增强火花能车时，要加强进气系统的预热，增强火花能车时，要加强进气系统的预热，增强火花能车时，要加强进气系统的预热，增强火花能量等，以保证燃油雾化、点火及起动。量等，以保证燃油雾化、点火及起动。量等，以保证燃油雾化、点火及起动。量等，以保证燃油雾化、点火及起动。第34页/共65页第三十五页，共65页。6 6 6 6、冷却水温度、冷却水温度、冷却水温度、冷却水温度 冷却水温度应控制在冷却水温度应控制在冷却水温度应控制在冷却水温度应控制在805805805805范围内。水温过范围内。水温过范围内。水温过范围内。水温过高、过低均影响混合气的燃烧和发动机的正常使用。高、过低均影响混合气的燃烧和发动机的正常使用。高、过低均影响混合气的燃烧和发动机的正常使用。高、过低均影响混合气的燃烧和发动机的正常使用。冷却水温过高时，会使燃烧室壁及缸壁过热爆燃及表面冷却水温过高时，会使燃烧室壁及缸壁过热爆燃及表面冷却水温过高时，会使燃烧室壁及缸壁过热爆燃及表面冷却水温过高时，会使燃烧室壁及缸壁过热爆燃及表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)点火倾向增加。同时进入气缸的混合气点火倾向增加。同时进入气缸的混合气点火倾向增加。同时进入气缸的混合气点火倾向增加。同时进入气缸的混合气温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、经济性下降。经济性下降。经济性下降。经济性下降。冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机热效冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机热效冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机热效冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，使气缸腐蚀磨损增加；燃烧不良易形成积炭；不完使气缸腐蚀磨损增加；燃烧不良易形成积炭；不完使气缸腐蚀磨损增加；燃烧不良易形成积炭；不完使气缸腐蚀磨损增加；燃烧不良易形成积炭；不完全燃烧现象严重，使排污增多。全燃烧现象严重，使排污增多。全燃烧现象严重，使排污增多。全燃烧现象严重，使排污增多。第35页/共65页第三十六页，共65页。7 7、燃烧室积炭、燃烧室积炭、燃烧室积炭、燃烧室积炭积炭不易传热，温度较高，在进气、压缩过程中不断加热混合积炭不易传热，温度较高，在进气、压缩过程中不断加热混合积炭不易传热，温度较高，在进气、压缩过程中不断加热混合积炭不易传热，温度较高，在进气、压缩过程中不断加热混合气，使温度升高很快；积炭本身占有体积，减小了燃烧室气，使温度升高很快；积炭本身占有体积，减小了燃烧室气，使温度升高很快；积炭本身占有体积，减小了燃烧室气，使温度升高很快；积炭本身占有体积，减小了燃烧室体积，因而提高体积，因而提高体