5汽油机的混合气形成与燃烧(新).ppt

第五章第五章 汽油机混合气汽油机混合气形成和燃烧形成和燃烧 目目 录录n第一节第一节 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成n第二节第二节 汽油机正常燃烧过程汽油机正常燃烧过程n第三节第三节 汽油机的不正常燃烧汽油机的不正常燃烧n第四节第四节 影响燃烧过程的因素影响燃烧过程的因素n第五节第五节 汽油机的燃烧室汽油机的燃烧室n第六节第六节 汽油机电控汽油喷射系统概述汽油机电控汽油喷射系统概述 第一节第一节 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成 一、化油器式汽油机混合气形成一、化油器式汽油机混合气形成1.1.理想化油器特性理想化油器特性 在满足最佳性能要求在满足最佳性能要求的前提下，混合气成的前提下，混合气成分随负荷分随负荷(或混合气或混合气量量)的变化关系。汽的变化关系。汽油机是利用节气门实油机是利用节气门实现混合气量的调节。现混合气量的调节。起动起动atat=0.2=0.2 0.60.6怠速怠速atat=0.6=0.6 0.80.8小负荷小负荷atat=0.7=0.7 0.9 0.9中等负荷中等负荷atat=1.05=1.05 1.151.15大负荷大负荷atat=0.8=0.8 0.90.9n n主供油装置主供油装置 n n大负荷加浓与怠速加浓大负荷加浓与怠速加浓n n怠速加浓装置怠速加浓装置 n n加速装置加速装置 n n起动装置起动装置 2 2理想化油器特性的实现理想化油器特性的实现n成分决定条件成分决定条件 吸入的空气量吸入的空气量和和喷油器喷射的燃料量喷油器喷射的燃料量n n电子控制的汽油喷射系统电子控制的汽油喷射系统，以发动机，以发动机转转速速和和空气量空气量为依据，由为依据，由ECUECU接受来自各个接受来自各个传感器传感器的信号，经处理后，将控制信号的信号，经处理后，将控制信号送到喷油器，通过控制喷油器启闭时间送到喷油器，通过控制喷油器启闭时间长短，变供油量，使达到最佳空燃比，长短，变供油量，使达到最佳空燃比，以适应发动机运行工况的要求。以适应发动机运行工况的要求。二、汽油喷射系统混合器形成二、汽油喷射系统混合器形成 第二节第二节 汽油机正常燃烧过程汽油机正常燃烧过程 一、正常燃烧进行情况一、正常燃烧进行情况n火花塞跳火火花塞跳火n形成火焰中心形成火焰中心n连续地传播连续地传播n在此期间，火焰传播速在此期间，火焰传播速度及火焰前锋的形状均度及火焰前锋的形状均没有急剧变化，这种状没有急剧变化，这种状况称为况称为正常燃烧正常燃烧。正常燃烧过程正常燃烧过程n1 燃烧过程n燃烧过程按其压力变化的特征，可分为I、三个阶段。n I着火延迟期（滞燃期）n 从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止这段时间，称为着火延迟期，见图57中阶段I所示。从火花塞跳火开始到上止点的曲轴转角，称为点火提前角，用。表示。n 火花塞跳火后，并不能立刻形成火焰中心，因为混合气氧化反应需要一定时间。当火花能量使局部混合气温度迅速升高，以及火花放电时，两极电压在15000V以上时，混合气局部温度可达2000，加快了混合气的氧化反应速度。这种反应达到一定的程度(所需要时间约占整个燃烧时间的15左右时)，出现发光区，形成火焰中心。此阶段压力无明显升高。n着火延迟期的长短，与燃料本身的分子结构和物理化学性质、过量空气系数（=0809时最短)、开始点火时气缸内温度和压力(取决于压缩比)、残余废气量、气缸内混合气的运动、火花能量大小等因素有关。汽油机燃烧过程中，着火延迟期的影响不如柴油机大。n明显燃烧期（急燃期）n 从火焰中心形成到气缸内出现最高压力为止这段时间，称为明显燃烧期，见图57中第阶段。n 当火焰中心形成后，火焰前锋以2030ms的速度，从火焰中心开始逐层向四周的未燃混合气传播，直到连续不断扫过整个燃烧室。混合气的绝大部分(约80以上)在此期间内燃烧完毕，压力、温度迅速升高，出现最高压力点3。下图为正常燃烧时，火焰前锋的瞬时位置。n压力升高率：表征缸内压力变化的急剧程度，一般为200-400kPa/()。n最高压力点3出现的时刻，对发动机功率、燃油消耗有很大影响。过早，混合气点火早，使压缩功增加，热效率下降；过迟，燃烧产物的膨胀比减小，燃烧在较大容积下进行，散热损失增加，热效率也下降。实践证明，最高压力出现在上止点后1215曲轴转角时，示功图面积最大，循环功最多。此时对应的点火提取前角为最佳点火提前角。因而，可以通过调整点火提前角，使最高燃烧压力出现在适宜的位置。补燃期(后燃期)n 从最高压力点开始到燃料基本燃烧完为止，称为补燃期。这一阶段主要是明显燃烧期内火焰前锋扫过的区域，部分未燃尽的燃料继续燃烧；吸附于缸壁上的混合气层继续燃烧；部分高温分解产物等，因在膨胀过程中温度下降又重新燃烧、放热。n 由于活塞下行，压力降低，使补燃期内燃烧放出的热量不能有效地转变为功。同时，排气温度增加，热效率下降，影响发动机动力性和经济性。因此，应尽量减少补燃。正常燃烧时，汽油机补燃较柴油机轻得多。2、燃烧速度、燃烧速度 燃烧速度是指单位时间内燃烧的混合气的燃烧速度是指单位时间内燃烧的混合气的量。量。n由上式可见，影响燃烧速度的因素如下：n1.火焰速度n火焰速度是决定明显燃烧期长短的主要因素。现代汽油机的UT可高达50-80m/s。影响火焰速度的主要因素有：燃烧室中气体的紊流运动、混合气成分和混合气初始温度。n1）紊流运动是指无数小气团的一种无规则运动，每一气团的大小不一，其流动速度也不一致，但其宏观流动方向是一致的。n 紊流运动使火焰燃烧区厚度增加，火焰传播速度加快，紊流强度与火焰速度比成正比关系。n2）混合气成分不同，火焰传播速度明显不同，n3）混合气初始温度高，火焰传播速度增加。n2.火焰前锋面积n 利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合，可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积，以调整燃烧速度。n3.可燃混合气的密度n 增大未燃混合气的密度，可以提高燃烧速度。因此，增大压缩比和进气压力等，均可加大燃烧速度。n n定义定义：是指在正常运转情况下，内燃机是指在正常运转情况下，内燃机各循环之间各循环之间的燃烧差异和的燃烧差异和各缸之间各缸之间的燃的燃烧差异。烧差异。q1 1各循环之间的燃烧差异各循环之间的燃烧差异q2 2各缸间的燃烧差异各缸间的燃烧差异二、汽油机不规则燃烧二、汽油机不规则燃烧n n原因原因：燃烧的不稳定性：燃烧的不稳定性n n表现表现：循环的压力波动：循环的压力波动n n影响循环波动的因素影响循环波动的因素：qq混合气浓度、发动机负荷、转速、点火混合气浓度、发动机负荷、转速、点火时刻、燃烧室形状，火花塞位置、压缩时刻、燃烧室形状，火花塞位置、压缩比、配气定时等比、配气定时等n为提高发动机功率，减少油耗，降低排放为提高发动机功率，减少油耗，降低排放污染和噪声，应使燃烧差异降到最小限度污染和噪声，应使燃烧差异降到最小限度 1 1各循环之间的燃烧差异各循环之间的燃烧差异1 1各循环之间的燃烧变动各循环之间的燃烧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 n n原因原因：可燃混合气对各缸分配不均可燃混合气对各缸分配不均n n危害危害：各缸混合气成分不同，不能使各缸处各缸混合气成分不同，不能使各缸处于理想的混合浓度工作。于理想的混合浓度工作。qq使发动机功率下降使发动机功率下降qq油耗上升，排放污染加大油耗上升，排放污染加大qq个别缸出现过热、火花塞烧损现象个别缸出现过热、火花塞烧损现象 2 2各缸间的燃烧差异各缸间的燃烧差异n n主要影响因素主要影响因素：qq化油器化油器 化油器的安装位置要适当，使其至各缸气道化油器的安装位置要适当，使其至各缸气道化油器的安装位置要适当，使其至各缸气道化油器的安装位置要适当，使其至各缸气道的路径相同，保证进气管到各缸的通道的路径相同，保证进气管到各缸的通道的路径相同，保证进气管到各缸的通道的路径相同，保证进气管到各缸的通道(管长、管长、管长、管长、直径、对称性等直径、对称性等直径、对称性等直径、对称性等)相等。相等。相等。相等。qq进气管进气管 进气管内表面光滑，弯道少。进气管内表面光滑，弯道少。qq汽油喷射技术汽油喷射技术 可以改善雾化质量，使各缸间混合气的分配可以改善雾化质量，使各缸间混合气的分配均匀。如多点喷射的汽油机，使各缸供油量基本均匀。如多点喷射的汽油机，使各缸供油量基本保持一致，发动机性能得到改善。保持一致，发动机性能得到改善。2 2各缸间的燃烧差异各缸间的燃烧差异三、燃烧室壁面的熄火作用三、燃烧室壁面的熄火作用 n n现象现象：在火焰传播过程中，紧靠壁面附近在火焰传播过程中，紧靠壁面附近的火焰不能传播。的火焰不能传播。n n原因原因：由链反应中断和冷缸壁使接近缸壁由链反应中断和冷缸壁使接近缸壁的一层气体冷却所造成。的一层气体冷却所造成。n n危害危害：存在大量未燃烧的烃，排气中存在大量未燃烧的烃，排气中HC 增加。增加。n n解决措施解决措施：尽量减小熄火厚度及燃烧室的尽量减小熄火厚度及燃烧室的面容比面容比 F/VF/V，以降低汽油机的，以降低汽油机的 HCHC排出量。排出量。三、燃烧室壁面的熄火作用三、燃烧室壁面的熄火作用影响因素影响因素：当当过量空气系数过量空气系数=1左右，熄火厚度最小，左右，熄火厚度最小，混合气加浓或减稀，此厚度均增加；混合气加浓或减稀，此厚度均增加；负荷减小负荷减小时，熄火厚度显著增加；时，熄火厚度显著增加；燃烧室温度、压力提高，气缸紊流加强燃烧室温度、压力提高，气缸紊流加强，熄火厚度均减小。熄火厚度均减小。一、爆震燃烧一、爆震燃烧n1 1定义定义定义定义：汽油机燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播速汽油机燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播速度向前推进，度向前推进，当火焰前方未燃的混合气当火焰前方未燃的混合气当火焰前方未燃的混合气当火焰前方未燃的混合气(末端混合末端混合气气)受到已燃混合气强烈的压缩和热幅射作用，其受到已燃混合气强烈的压缩和热幅射作用，其本身的温度不断升高，以致于在正常的火焰到达之本身的温度不断升高，以致于在正常的火焰到达之前，末端混合气内部最适宜着火的部位，已出现一前，末端混合气内部最适宜着火的部位，已出现一个或多个火源，个或多个火源，形成火焰中心形成火焰中心形成火焰中心形成火焰中心，这种现象称为，这种现象称为爆燃爆燃爆燃爆燃。第三节第三节 汽油机的不正常燃烧汽油机的不正常燃烧1 1爆燃爆燃n n特征特征：气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之称之敲缸敲缸。压力冲击波反复撞击缸壁压力冲击波反复撞击缸壁。n n原因（本质）原因（本质）：qq末端混合气末端混合气受到压缩和辐射热的作用，加受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应产生了速了先期反应产生了自燃自燃。2 2、影响因素、影响因素1 1）燃料性质）燃料性质 辛烷值高辛烷值高的燃料，的燃料，抗爆燃能力强抗爆燃能力强。2 2）末端混合气的压力、温度和压缩比）末端混合气的压力、温度和压缩比末端混合气的压力和温度增高末端混合气的压力和温度增高，则，则爆燃倾爆燃倾向增大向增大。提高压缩比，则气缸内压力、温度升高提高压缩比，则气缸内压力、温度升高，爆燃易发生；爆燃易发生；气缸盖、活塞的材料使用轻金属气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其，由于其导热性好，末端混合气压力、温度低，导热性好，末端混合气压力、温度低，爆燃爆燃倾向小倾向小，可提高压缩比，可提高压缩比0.40.40.70.7单位。单位。2.2.影响因素影响因素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 提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离 减少火焰前锋传播到末端混合气的时间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这有利于避免爆燃 气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃倾向增大，故没有很大缸径的汽油机。倾向增大，故没有很大缸径的汽油机。倾向增大，故没有很大缸径的汽油机。倾向增大，故没有很大缸径的汽油机。3 3、危害、危害1.1.轻微敲缸时，发动机功率上升；轻微敲缸时，发动机功率上升；2.2.严重时，可产生冷却水过热，功率下降，严重时，可产生冷却水过热，功率下降，耗油率上升。耗油率上升。q严重时严重时破坏缸壁表面的附面气膜和油破坏缸壁表面的附面气膜和油膜膜，使传热增加，气缸盖和活塞顶温，使传热增加，气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，功率减少，耗度升高，冷却系过热，功率减少，耗油率增加；油率增加；q可造成可造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破裂火花塞绝缘体破裂，润滑油氧化成胶润滑油氧化成胶质质，活塞环粘在槽内活塞环粘在槽内。爆爆 燃燃 正常燃烧正常燃烧 爆燃爆燃(1)(1)使用抗爆性高的燃料使用抗爆性高的燃料 选用高辛烷值的汽油选用高辛烷值的汽油(2)(2)降低末端混合气温度和压力降低末端混合气温度和压力 加强冷却液、降低进气温度，推迟点火，降加强冷却液、降低进气温度，推迟点火，降低压缩比，及时清除燃烧室积炭，合理设计燃烧低压缩比，及时清除燃烧室积炭，合理设计燃烧室，缩短火焰传播距离等。室，缩短火焰传播距离等。(3)(3)降低负荷、提高转速降低负荷、提高转速 降低负荷，上一循环的残余废气量相应增多，降低负荷，上一循环的残余废气量相应增多，废气对混合气的自燃有阻碍作用。提高转速，混废气对混合气的自燃有阻碍作用。提高转速，混合气的扰流强度提高，火焰传播速度加快，不易合气的扰流强度提高，火焰传播速度加快，不易产生爆燃。产生爆燃。4 4减少爆燃的措施减少爆燃的措施n n定义定义：在汽油机中，凡是不靠电火花点火在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室炽热表面而由燃烧室炽热表面(如过热的火花塞绝缘如过热的火花塞绝缘体和电极、排气门、炽热的积炭等体和电极、排气门、炽热的积炭等)点燃混点燃混合气而引起的不正常燃烧现象，称为表面合气而引起的不正常燃烧现象，称为表面点火。点火。n n分类分类：根据被炽热表面点火的火焰是否始根据被炽热表面点火的火焰是否始终以正常速度进行传播终以正常速度进行传播qq非爆燃性表面点火（早火和后火）非爆燃性表面点火（早火和后火）qq爆燃性表面点火。爆燃性表面点火。二、热面点火（表面点火）二、热面点火（表面点火）早燃（早火）早燃（早火）n n定义定义：指在火花塞点火之前，炽热表面就指在火花塞点火之前，炽热表面就点燃混合气的现象。点燃混合气的现象。n n危害危害:由于它提前点火而且热点表面比火花大，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，使燃烧速率快，气缸压力、温度增高，发发动机工作粗暴动机工作粗暴，并且由于压缩功增大，向，并且由于压缩功增大，向缸壁传热增加，致使缸壁传热增加，致使功率下降功率下降，火花塞、火花塞、活塞等零件过热活塞等零件过热。n火花塞跳火点燃混合气后，在火焰传播过火花塞跳火点燃混合气后，在火焰传播过程中，由于炽热表面使火焰前锋未扫过区程中，由于炽热表面使火焰前锋未扫过区域的混合气被点燃，但形成的火焰前锋仍域的混合气被点燃，但形成的火焰前锋仍以正常的火焰传播速度向未燃气区推进，以正常的火焰传播速度向未燃气区推进，称为称为后火后火。这种现象可在发动机断火后，。这种现象可在发动机断火后，发现发动机仍像有电火花点火一样，继续发现发动机仍像有电火花点火一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混合气为止，发动机才停转。合气为止，发动机才停转。后后 火火n2爆燃性表面点火(激爆)n 激爆是一种表面点火现象，它是由燃烧室沉积物引起的爆燃性表面点火，是一种危害最大的表面点火现象。n发动机低速低负荷(水平路上，汽车行驶速度低于20kmh)运转时，燃烧室表面极易形成热性很差的沉积物。它使高压缩比汽油机的表面温度更高。此外，沉积物颗粒被高温火焰包围，使其急剧氧化而白炽化，将混合气点燃。在发动机加速时，气流吹起已着火的碳粒，使混合气产生多火点燃的着火现象，致使混合气剧烈燃烧，压力升高率和最高燃烧压力急剧增加。选用低沸点的汽油和含胶质较选用低沸点的汽油和含胶质较少的润滑油。少的润滑油。降低压缩比。降低压缩比。避免长时间低负荷运行和频繁避免长时间低负荷运行和频繁加速减速行驶。加速减速行驶。在燃料中加入抑制热面点火的在燃料中加入抑制热面点火的添加剂等。添加剂等。3 3防止表面点火的措施防止表面点火的措施爆燃和表面点火的爆燃和表面点火的区别区别与与联系联系：n n爆燃爆燃是火花塞跳火后，末端混合气的自燃现象；是火花塞跳火后，末端混合气的自燃现象；n n表面点火表面点火是火花塞跳火以前或之后，由炽热表面是火花塞跳火以前或之后，由炽热表面或沉积物点燃混合气所致。或沉积物点燃混合气所致。n n爆燃爆燃时火焰以冲击波的速度传播，有时火焰以冲击波的速度传播，有尖锐的敲击尖锐的敲击声声；热面点火热面点火时敲缸声比较时敲缸声比较沉闷沉闷。n严重的爆燃增加向缸壁的传热，促使燃烧室内炽严重的爆燃增加向缸壁的传热，促使燃烧室内炽热点的形成，导致表面点火；早燃会使压力升高热点的形成，导致表面点火；早燃会使压力升高率和最高压力增加，热幅射增大，又促使爆燃的率和最高压力增加，热幅射增大，又促使爆燃的发生。发生。第四节第四节 影响燃烧过程的因素影响燃烧过程的因素一、燃料的影响一、燃料的影响使用性能使用性能n汽油的蒸发性汽油的蒸发性蒸发性强蒸发性强容易气化，混合，燃容易气化，混合，燃烧速度快，燃烧完全。烧速度快，燃烧完全。蒸发性过强蒸发性过强 会使汽油在炎热的会使汽油在炎热的夏季、高原山区使用时，出现供油夏季、高原山区使用时，出现供油系气阻，甚至发生断油现象。系气阻，甚至发生断油现象。汽油的辛烷值高，就不容易发生爆燃燃烧。汽油的辛烷值高，就不容易发生爆燃燃烧。二、混合气浓度二、混合气浓度n n过量空气系数过量空气系数qq0.8-0.90.8-0.9时时，最高温度、最高压力、压力，最高温度、最高压力、压力升高比、功率均达最高值，且爆燃倾向加升高比、功率均达最高值，且爆燃倾向加大。大。qql.03-1.1l.03-1.1时时，燃烧完全，燃油消耗率最低。，燃烧完全，燃油消耗率最低。温度最高、空气富裕，使温度最高、空气富裕，使NOx增加增加qq11时时，燃烧不完全，燃烧不完全,CO增加增加qq0.81.21.2时时，燃烧不完全，燃烧不完全，温度降低，温度降低，经济性差，经济性差，HC增加，工作不稳定增加，工作不稳定三、点火提前角三、点火提前角n 点火提前角大小对汽油机性能有很大影响。当汽油机保持节气门开度、转速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的关系称为点火提前角调整特性。n曲线1的示功图点火提前角为ig1。ig1过大(点火过早)，使经过着火落后期后，最高燃烧压力出现在压缩行程的上止点以前。最高压力及压力升高率过大，活塞上行消耗的压缩功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗暴程度增加。同时由于混合气的压力、温度过高，爆燃倾向增加。n曲线2的示功率图对应的点火提前角ig2过小(点火过迟)。燃烧开始时，活塞已向下止点移动相当距离，使混合气燃烧在较大容积下进行，炽热的燃气与缸壁接触面积大，散热损失增多。最高压力降低，且膨胀不充分，使排气温度过高，发动机过热，功率下降，耗油量增多。n 曲线3的示功图对应的点火提前角ig3比较适当。因而压力升高率不是过高，最高压力出现在上止点后合适的角度内。示功图3的面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、经济性最好。n过大过小的点火提前角都不好。只有选择合适的点火提前角，才能得到合适的最高压力及压力升高率，使最高压力出现在上止点后1215曲轴转角内，保证发动机运转平稳、功率大、油耗低。n 最佳点火提前角最佳点火提前角：最高压力出现在上止点后最高压力出现在上止点后1215曲曲轴转角内的点火提前角。使发动机运转平轴转角内的点火提前角。使发动机运转平稳、功率大、油耗低。稳、功率大、油耗低。n说明：使用中，随发动机工况的变化，最佳说明：使用中，随发动机工况的变化，最佳点火提前角相应改变。因此，必须随使用情点火提前角相应改变。因此，必须随使用情况及时调整点火提前角。况及时调整点火提前角。三、点火提前角三、点火提前角四、发动机转速四、发动机转速n转速增加，气缸中紊流增强，火焰传播转速增加，气缸中紊流增强，火焰传播速度加快。速度加快。n压缩过程所用时间缩短，散热及漏气损压缩过程所用时间缩短，散热及漏气损失减少，压缩终了工质的温度和压力较失减少，压缩终了工质的温度和压力较高。高。n燃烧过程所占曲轴转角增大，以曲轴转燃烧过程所占曲轴转角增大，以曲轴转角计的着火延迟期增长。角计的着火延迟期增长。n转速增加，爆燃倾向减小转速增加，爆燃倾向减小q转速的增加转速的增加，火焰传播加快，燃烧过程占，火焰传播加快，燃烧过程占用的时间缩短，用的时间缩短，未燃混合气受压缩和热幅未燃混合气受压缩和热幅射作用减弱射作用减弱，不易自燃；，不易自燃；q转速增加，转速增加，循环充量系数下降循环充量系数下降，残余废气残余废气相对增多，终燃混合气温度较低相对增多，终燃混合气温度较低，对未燃，对未燃部分的自燃起阻碍作用。部分的自燃起阻碍作用。q因此，若低速时爆燃，待转速提高后，爆因此，若低速时爆燃，待转速提高后，爆燃倾向可自行消失。燃倾向可自行消失。发动机转速与爆燃发动机转速与爆燃五、发动机负荷五、发动机负荷 负荷减小，需增大点火提前角。负荷减小，需增大点火提前角。n发动机在发动机在高转速高转速、低负荷低负荷时，应时，应增大增大点火提前角点火提前角。n传统的真空和离心提前调节装置传统的真空和离心提前调节装置，只能随负荷和，只能随负荷和转速两个影响因素的变化对点火提前角作近似控转速两个影响因素的变化对点火提前角作近似控制，不能实现点火提前角随多参数的变化的精确制，不能实现点火提前角随多参数的变化的精确控制。控制。n无分电器点火系统无分电器点火系统。点火提前角的设置和随工况。点火提前角的设置和随工况变化的自动调整，初级线圈的通断，都是由微处变化的自动调整，初级线圈的通断，都是由微处理机控制的。可根据点火提前角随工况变化的规理机控制的。可根据点火提前角随工况变化的规律确定最佳点火时刻，实现精确控制。律确定最佳点火时刻，实现精确控制。n发动机发动机低转速、大负荷低转速、大负荷时易爆燃。其点火时易爆燃。其点火提前角调整如下：提前角调整如下：q发动机怠速运转状态，突然将油门开至发动机怠速运转状态，突然将油门开至最大，发动机自由加速，若能听到轻微最大，发动机自由加速，若能听到轻微的爆燃声，则点火提前角调整合适。的爆燃声，则点火提前角调整合适。n电控发动机有爆震传感器电控发动机有爆震传感器，可根据爆燃信，可根据爆燃信号，自动调整点火提前角，使爆燃限制在号，自动调整点火提前角，使爆燃限制在很轻微的限度之内。很轻微的限度之内。六、冷却水温度六、冷却水温度8090n n冷却水温度过高冷却水温度过高 爆燃及热面点火倾向增加。同时，充爆燃及热面点火倾向增加。同时，充量减少，使发动机动力性、经济性下降。量减少，使发动机动力性、经济性下降。n n冷却水温度过低冷却水温度过低 发动机热效率降低，功率下降，耗油发动机热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，润滑效果变差，率增加；润滑油粘度增大，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧；气缸容易腐蚀摩擦损失及机件磨损加剧；气缸容易腐蚀磨损；易形成积炭；排放污染增多。磨损；易形成积炭；排放污染增多。七、压缩比七、压缩比优点优点：n提高压缩比，可提高压缩行程终了工质提高压缩比，可提高压缩行程终了工质的温度、压力，加快火焰传播速度。的温度、压力，加快火焰传播速度。n选择合适的点火提前角，可使燃烧在更选择合适的点火提前角，可使燃烧在更小的容积下进行，使燃烧终了的温度、小的容积下进行，使燃烧终了的温度、压力高。压力高。n燃气膨胀充分，热效率提高，发动机功燃气膨胀充分，热效率提高，发动机功率、扭矩大，有效耗油率降低。率、扭矩大，有效耗油率降低。七、压缩比七、压缩比n n缺点缺点：n压缩比提高后，会增加未燃混合气自燃的压缩比提高后，会增加未燃混合气自燃的倾向，容易产生爆燃。倾向，容易产生爆燃。n如果压缩比超过如果压缩比超过10以上，热效率提高程度以上，热效率提高程度减慢，机件的机械负荷过大，排放污染严减慢，机件的机械负荷过大，排放污染严重。重。n n改善改善：要求改善燃烧室的设计，并提高汽：要求改善燃烧室的设计，并提高汽油的辛烷值。油的辛烷值。八、气缸直径八、气缸直径气缸直径增大，爆燃的倾向增加。气缸直径增大，爆燃的倾向增加。n原因原因：q火焰传播距离长，从火焰中心形成到火火焰传播距离长，从火焰中心形成到火焰传播至末端混合气的时间增长；焰传播至末端混合气的时间增长；q直径加大，面容比减小，传给冷却水的直径加大，面容比减小，传给冷却水的热量减少。热量减少。n通常汽油机直径在通常汽油机直径在100mm以下。以下。n适当布置火花塞位置，或采用多火花塞，适当布置火花塞位置，或采用多火花塞，可以缩短火焰传播距离，减少爆燃倾向可以缩短火焰传播距离，减少爆燃倾向。九、气缸盖、活塞材料及燃烧室积炭九、气缸盖、活塞材料及燃烧室积炭n n铝合金比铸铁导热性好。铝合金比铸铁导热性好。气缸盖、活塞气缸盖、活塞采用铝合金材料，可使燃烧室表面温度降采用铝合金材料，可使燃烧室表面温度降低，热负荷明显减小，降低爆燃倾向。低，热负荷明显减小，降低爆燃倾向。n n积炭积炭不易传热，温度较高，对混合气有加不易传热，温度较高，对混合气有加热作用，并且积炭所占体积减小了燃烧室热作用，并且积炭所占体积减小了燃烧室容积，从而使压缩比有所提高。这些都使容积，从而使压缩比有所提高。这些都使爆燃倾向增加。积炭表面温度很高，易引爆燃倾向增加。积炭表面温度很高，易引起热面点火。因此，使用中应注意及时清起热面点火。因此，使用中应注意及时清除积炭。除积炭。第五节第五节 汽油机的燃烧室汽油机的燃烧室一、燃烧室的要求一、燃烧室的要求1 1燃烧室结构紧凑燃烧室结构紧凑面容比（面容比（F/VF/V）F/V值小的优点值小的优点：火焰传播距离小，不易爆燃，可提高火焰传播距离小，不易爆燃，可提高压缩比。压缩比。相对散热损失小，热效率高。相对散热损失小，热效率高。熄火面积小，熄火面积小，HCHC排量少。排量少。一、燃烧室的要求一、燃烧室的要求2.2.具有良好的充气性能具有良好的充气性能q应允许有较大的进气门直径或进气流通面应允许有较大的进气门直径或进气流通面积，适于多气门布置。积，适于多气门布置。q进气流线短，转弯少，使混合气尽可能平进气流线短，转弯少，使混合气尽可能平直、光顺地流入燃烧室。直、光顺地流入燃烧室。q燃烧室壁面与气门头部要有足够的间隙，燃烧室壁面与气门头部要有足够的间隙，避免壁面的遮蔽作用。避免壁面的遮蔽作用。3 3、火花塞位置安排适当、火花塞位置安排适当扫除火花塞周围残余废气性要好，使点燃扫除火花塞周围残余废气性要好，使点燃性，低速稳定性好，循环变动小。性，低速稳定性好，循环变动小。火花塞尽量布置在使末端混合气受热少的火花塞尽量布置在使末端混合气受热少的位置，如排气门附近。位置，如排气门附近。与燃料辛烷值相适应。应使由火花塞传播与燃料辛烷值相适应。应使由火花塞传播开的火焰面变化分配合理，确保运转平稳。开的火焰面变化分配合理，确保运转平稳。火焰传播距离应尽可能短。火焰传播距离应尽可能短。一、燃烧室的要求一、燃烧室的要求4 4、燃烧室形状合理、燃烧室形状合理 燃烧持续期控制在燃烧持续期控制在60度度CA之内之内燃烧初期燃烧初期：压力升高率不致过高，工作柔和：压力升高率不致过高，工作柔和燃烧中期燃烧中期：放热量最大，获得较大的功：放热量最大，获得较大的功燃烧后期燃烧后期：补燃较少，有较高的热效率：补燃较少，有较高的热效率 一、燃烧室的要求一、燃烧室的要求5.5.要产生适当的气体运动要产生适当的气体运动优点优点：增大火焰传播速度；增大火焰传播速度；扩大混合气的着火界限；扩大混合气的着火界限；减少循环间的燃烧变动；减少循环间的燃烧变动；减小熄火厚度，降低减小熄火厚度，降低HCHC的排量。的排量。缺点缺点：气体运动过强会使热损失增加，点火困气体运动过强会使热损失增加，点火困难，压力上升速度过大。难，压力上升速度过大。一、燃烧室的要求一、燃烧室的要求5.要产生适当的气体运动要产生适当的气体运动n n进气涡流进气涡流：它是：它是利用进气口和进利用进气口和进气道的形状，在气道的形状，在进气过程中造成进气过程中造成气流绕气缸中心气流绕气缸中心线的旋转运动。线的旋转运动。n n缺点缺点：充气效率下降充气效率下降5.要产生适当的气体运动要产生适当的气体运动n n压缩挤流压缩挤流 在接近压缩终点在接近压缩终点时，利用活塞顶部和时，利用活塞顶部和缸盖底面之间的狭小缸盖底面之间的狭小间隙（间隙（S S称挤气间隙）称挤气间隙），将混合气挤入主要，将混合气挤入主要燃烧室内，形成涡流。燃烧室内，形成涡流。一、燃烧室的要求一、燃烧室的要求6.6.末端混合气要有适当的冷却末端混合气要有适当的冷却n降低终燃混合气的温度，减轻降低终燃混合气的温度，减轻爆燃倾向爆燃倾向n又不可使激冷层过大，以免增又不可使激冷层过大，以免增加加HCHC的排量。的排量。浴盆形燃烧室浴盆形燃烧室n具有一定的挤气面具有一定的挤气面积，但挤流效果较积，但挤流效果较差。差。n火焰传播距离较长，火焰传播距离较长，燃烧时间拖长，动燃烧时间拖长，动力性、经济性不高，力性、经济性不高，HCHC排出量多而排出量多而NOxNOx较较少。少。n制造工艺性好，便制造工艺性好，便于维修。于维修。二、典型燃烧室二、典型燃烧室.楔形燃烧室楔形燃烧室n n特点特点：q结构紧凑，火焰传播距离短、能形成挤气结构紧凑，火焰传播距离短、能形成挤气涡流，爆燃倾向小，可采用较高的压缩比。涡流，爆燃倾向小，可采用较高的压缩比。q气门斜置气门斜置(6(63030)，有利于增大气门，有利于增大气门直径，气道转弯少，进气阻力小，提高了直径，气道转弯少，进气阻力小，提高了充气性能。充气性能。q火花塞布置在楔形高处，便于利用新气清火花塞布置在楔形高处，便于利用新气清除火花塞附近的废气，保证低速低负荷性除火花塞附近的废气，保证低速低负荷性能良好。能良好。.楔形燃烧室楔形燃烧室n由于挤气面积内熄火由于挤气面积内熄火区较大，区较大，HCHC排量较多。排量较多。n混合气过于集中于火混合气过于集中于火花塞处，燃烧初期压花塞处，燃烧初期压力升高率较大，工作力升高率较大，工作粗暴，粗暴，NONOx x排放较高。排放较高。n楔形燃烧室具有较高楔形燃烧室具有较高的动力性和经济性。的动力性和经济性。特点特点：形状呈半球形，结构紧形状呈半球形，结构紧凑。凑。面容比最小，加之火花面容比最小，加之火花塞布置于燃烧室中央，塞布置于燃烧室中央，火焰传播距离最短。火焰传播距离最短。进排气门均斜置，允许进排气门均斜置，允许较大气门直径。较大气门直径。3半球形燃烧室半球形燃烧室3半球形燃烧室半球形燃烧室n气门双行排列，配气机构复杂。燃烧室气门双行排列，配气机构复杂。燃烧室没有挤气面，压缩时涡流较弱，低速、没有挤气面，压缩时涡流较弱，低速、低负荷稳定性差，低速大负荷时易发生低负荷稳定性差，低速大负荷时易发生爆燃。爆燃。n总之，半球形燃烧室动力性、经济性好，总之，半球形燃烧室动力性、经济性好，HCHC排放量少，高速适应性强。排放量少，高速适应性强。n进气道转弯少，充气效进气道转弯少，充气效率高。火花塞附近容积率高。火花塞附近容积较大，易使压力升高率较大，易使压力升高率大，工作粗暴。大，工作粗暴。三、其他类形燃烧系统三、其他类形燃烧系统1 1火球高压缩比燃烧室火球高压缩比燃烧室火球高压缩比燃烧室火球高压缩比燃烧室n直径小，形状紧凑，能形成挤气直径小，形状紧凑，能形成挤气紊流。紊流。n进气门下方容积较小，通过一浅进气门下方容积较小，通过一浅槽与燃烧室连通。槽与燃烧室连通。n压缩过程，部分进入进气门下方压缩过程，部分进入进气门下方的混合气，通过浅槽切向进入燃的混合气，通过浅槽切向进入燃烧室，产生涡流运动。烧室，产生涡流运动。n活塞下行时，燃气形成反流，使活塞下行时，燃气形成反流，使燃烧速度加快。燃烧速度加快。n允许使用高压缩比，耗油率低，允许使用高压缩比，耗油率低，排放污染少，可燃烧稀薄均匀混排放污染少，可燃烧稀薄均匀混合气，空燃比为合气，空燃比为19192626。n火球燃烧室要求使用高辛烷值汽火球燃烧室要求使用高辛烷值汽油，对缸内积炭较敏感。油，对缸内积炭较敏感。n在半球形燃烧室中，距在半球形燃烧室中，距中心等距离布置两只火中心等距离布置两只火花塞花塞(相距相距1 12 2直径直径)，使火焰传播距离减小。使火焰传播距离减小。n可以适当推迟点火时间，可以适当推迟点火时间，提高了点火时混合气温提高了点火时混合气温度和压力，改善着火性度和压力，改善着火性能，燃烧持续时间变短。能，燃烧持续时间变短。2 2双火花塞燃烧室双火花塞燃烧室 3.3.CVCCCVCC分层燃烧系统分层燃烧系统n燃烧室分成主燃烧室燃烧室分成主燃烧室和副燃烧室两部分。和副燃烧室两部分。点火后，副燃烧室混合点火后，副燃烧室混合气着火，并从火焰孔喷气着火，并从火焰孔喷出火焰，点燃主燃烧室出火焰，点燃主燃烧室的可燃混合气。燃烧缓的可燃混合气。燃烧缓慢，最高燃烧温度仅为慢，最高燃烧温度仅为1200左右，使左右，使NOx生生成量减少成量减少(低低3倍倍)。主要。主要优点是排放性能好。优点是排放性能好。副燃烧室混合气副燃烧室混合气(=12.513.5)，主燃烧室混合气主燃烧室混合气(=2021.5)，第六节第六节 汽油机电控汽油喷射系统概述汽油机电控汽油喷射系统概述 1可对混合气可对混合气可对混合气可对混合气空燃比进行空燃比进行空燃比进行空燃比进行精确控制精确控制精确控制精确控制2进气阻力小进气阻力小进气阻力小进气阻力小（无喉管）（无喉管）（无喉管）（无喉管）充气效率提充气效率提充气效率提充气效率提高（不需要高（不需要高（不需要高（不需要进气加热）进气加热）进气加热）进气加热）3近期温度低，有效近期温度低，有效近期温度低，有效近期温度低，有效控制爆燃，控制爆燃，控制爆燃，控制爆燃，可采用高压缩比，可采用高压缩比，可采用高压缩比，可采用高压缩比，提高热效率提高热效率提高热效率提高热效率n与化油器喷射系统相比的优点与化油器喷射系统相比的优点与化油器喷射系统相比的优点与化油器喷射系统相比的优点4保证各缸混合比保证各缸混合比的均匀性问题较的均匀性问题较容易解决，容易解决，可使用低辛烷值可使用低辛烷值燃料燃料5冷启动和加冷启动和加冷启动和加冷启动和加速性能良好，速性能良好，速性能良好，速性能良好，过度圆滑过度圆滑过度圆滑过度圆滑n进气管喷射：进气管喷射：q单点喷射单点喷射 单点喷射系统的汽油机，与化油器式汽油单点喷射系统的汽油机，与化油器式汽油机相比，性能改善不显著。机相比，性能改善不显著。一、汽油喷射发动机混合气形成一、汽油喷射发动机混合气形成q多点喷射多点喷射 多点喷射系统的优多点喷射系统的优点比较突出，应用点比较突出，应用较广泛。较广泛。n燃油喷射在进气门背燃油喷射在进气门背面，喷出的油束顺着面，喷出的油束顺着进气流漂流，进入气进气流漂流，进入气缸中气化，没有完全缸中气化，没有完全气化的油滴在气缸壁气化的油滴在气缸壁上形成油膜。上形成油膜。n没有被空气带走的油没有被空气带走的油滴，一部分在进气门滴，一部分在进气门处气化处气化,这会使混合气这会使混合气不均匀。不均匀。多点喷射系统多点喷射系统 多点喷射系统多点喷射系统n由于喷油器与进气门的距离较近，响应特由于喷油器与进气门的距离较近，响应特性较好，但燃油与空气混合时间短，性较好，但燃油与空气混合时间短，使混使混合气也存在不均匀性合气也存在不均匀性。n汽油喷射发动机从较小负荷到较大负荷