第六章 汽油机混合气形成与燃烧

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1、第六章汽油机混合气的形成和燃烧本章要求：了解：汽油机有害排放物的生成机理与控制，汽油机燃烧室。理解：汽油机混合气的形成与燃烧，影响燃烧的因素和措施。掌握：爆燃和表面点火形成原因与控制措施。1第1节汽油机的燃烧过程包括：着火落后期、明显燃烧期和后燃期三个阶段。一、正常燃烧过程1、着火落后期（1-2）从火花塞点火到火核中心形成—开始燃烧（压力线明显脱离纯压缩线而急剧升高）。汽油机正常燃烧过程影响因素：混合气浓度、气体温度与压力、点火能量、残余废气系数、气流运动等。*思考：一般希望着火落后期越短越好，为什么？2汽油机正常燃烧过程2、明显

2、燃烧期（2-3）从开始燃烧到压力达到最高点（通常也是温度最高点）。特点：1、火焰以球面火焰层的形式向周围传播，迅速烧遍整个燃烧室，此球面称为火焰前锋。2、约80%的燃料在上止点附近燃烧放热，故压力、温度迅速升高。（最高压力3-8MPa，最高温度2200-2800K）故也称为火焰传播阶段（30-70m/s）。*思考：汽油机最高温度与压力比柴油机高，为什么NOx排放反而低？3汽油机正常燃烧过程压力升高率对发动机性能的影响：越大，动力性与经济性越好；但振动与噪音大，NOx排放增加。最高压力点3的位置对发动机性能的影响：推迟动力性、经济性

3、差提前压缩负功增加，、与增大。最高压力点的位置通常由点火提前角来调整。（一般要求不超过0.175-0.25MPa)（通常出现在上止点后12-15°CA）4汽油机正常燃烧过程3、后烧期（2-3）从压力最高点到燃料基本燃烧完全。特点：1、燃烧速度低；2、活塞已下行，作功效率低且散热损失大；3、除未燃燃料参与燃烧外，一些中间产物（CH、CO等）将进一步氧化燃烧；要尽量缩短后燃期5二、不规则燃烧定义：发动机稳定运转情况下，各气缸间的燃烧差异和各循环间的燃烧变动，某种程度上属正常情况。1、循环变动（汽油机特有的燃烧现象）危害：1、由于存在循

4、环变动，故无法精确控制每循环的最佳点火提前角，从而影响发动机各项性能的提升。消除循环变动后，可降低燃油消耗10%-15%。62、严重时会导致低速（怠速）失火率的增加，使发动机运转不稳定（稀薄燃烧时尤为严重）。循环变动产生的原因：1、火花塞附近气体成分的变化2、气流强弱（紊流，尤其火花塞附近）（影响落后期的长短）（影响火核中心的形成与火焰传播轨迹）7改善循环变动的措施：1、采用0.8-1.0的过量空气系数；2、适当组织进气运动，改善混合气均匀性，加快火焰传播速度，并可扫除火花塞附近的残余废气；（但不可过强，否则会吹散火核）汽油机进气

5、气流的组织3、采用多点点火；双火花塞点火4、采用大的火花塞间隙和点火能量；使火核远离壁面和电极82、各缸工作不均匀产生的原因：1、各缸充量不均匀2、各缸混合气成分不均匀改善措施：1、进气支管均匀配置（长度、大小、进气阻力）2、采用多点喷射或缸内直喷9三、不正常燃烧火花塞点火后，火焰前锋未达区域由于先期发应速度加快，而引发自燃的一种现象（多点同时自然着火）。1、爆燃（爆震）（敲缸）定义：*思考：同样是多点自燃，为什么柴油机不会出现爆燃？10现象与危害：1）局部压力、温度迅速升高，形成激波，撞击燃烧室壁面，发出敲缸声（高频振荡，频率>

6、5000次/s）。2）零件的冲击载荷增大；3）激波会破坏缸壁上的油膜和激冷层，导致磨损加剧、热负荷严重；4）动力性与经济性明显降低。爆燃时气缸压力变化5）排放变差，积碳增多。冷却水和壁面气体附着层的作用，维持壁面200-300℃的温度。11影响暴燃的因素：1）燃料性质（辛烷值的大小）2）使用因素:（1）发动机转速转速↑，进气速度↑，紊流强度↑，燃烧速度↑，爆燃倾向↓。（2）废气残余系数废气残余系↑，混合气自燃温度↑，爆燃倾向↓（3）混合气浓度（过量空气系数0.8-0.9时，爆燃倾向大）（4）点火提前角点火提前角↑，最高爆发压力和温

7、度↑，爆燃倾向↑12（4）燃烧室积碳形成炽热物并使散热不良，使终端混合气加热，爆燃倾向增大。3）结构因素:（1）压缩比压缩比↑，压缩终了温度和压力速度↑，爆燃倾向↑。（2）火花塞位置、燃烧室结构与气缸直径大小（影响火焰传播距离）（5）发动机负荷负荷↑，缸内温度和压力↑，爆燃倾向↑。13凡不依靠火花塞点火而由燃烧室内炽热表面（火花塞电极、排气门、积碳等）点燃混合气的现象。2、表面点火定义：分类非爆燃性表面点火爆燃性表面点火早火或早燃后火或后燃1）后火：火花塞点火之后，炽热表面点燃混合气（通常炽热表面温度较低，与爆燃不同的是，其火焰以

8、正常速度向外传播）。后火通常对发动机影响不大。142）早火：火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气（炽热点温度较高，通常由于发动机长时间高速、大负荷运行所至）。早火的危害：（1）压缩负功增大（单缸机甚至引起停车）；（2）压力升高率大，工作粗暴，机械负荷