汽车发动机原理汽油机混合气形成和燃烧.pptx

第五章第五章 汽油机混合气形成和燃烧汽油机混合气形成和燃烧重点：正常与不正常燃烧过程及使用因重点：正常与不正常燃烧过程及使用因素的影响；燃烧室。素的影响；燃烧室。难点：不正常燃烧过程及影响因素。难点：不正常燃烧过程及影响因素。第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧汽油机与柴油机相比主要有如下特点汽油机与柴油机相比主要有如下特点:汽油机汽油机 柴油机柴油机1 点燃式。点燃式。压燃式。压燃式。2 i影响小。影响小。i影响大。影响大。3 进入气缸的是混合气，进入气缸的是混合气，进入气缸的是新鲜空气，进入气缸的是新鲜空气，混合时间长。混合时间长。混合时间短。混合时间短。4 最高温度高，热负荷大。最高温度高，热负荷大。最高压力高，机械负荷大。最高压力高，机械负荷大。5 压缩比低，压缩比低，=610。压缩比高，压缩比高，=1222。6 有爆燃问题。有爆燃问题。有工作粗暴问题。有工作粗暴问题。7 组织气流运动的目的是为了组织气流运动的目的是为了 组织气流运动的目的是为了组织气流运动的目的是为了 加速火焰传播，防止爆燃。加速火焰传播，防止爆燃。进燃油与空气更好地混合。进燃油与空气更好地混合。第一节第一节 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成 第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧一、混合气形成过程一、混合气形成过程(一一)化油器式化油器式1.喉口流速喉口流速 P 雾化效果雾化效果 2.节气门开度节气门开度 喉口真空度喉口真空度 ,进气管进气管真空度真空度 从从 到到 3.节气门开度一定节气门开度一定,n ,4.节气门开度节气门开度，n 蒸发性蒸发性 5.进气温度进气温度 蒸发性蒸发性 5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧二、理想化油器特性与供油系校正二、理想化油器特性与供油系校正（一）（一）理想化油器特性理想化油器特性 各种工况下满足最佳性能要求的理想混合比各种工况下满足最佳性能要求的理想混合比 试验试验结果。结果。1 影响因素影响因素（1）转速转速n 影响较小。影响较小。（2）负荷负荷 影响大。影响大。2 空燃比空燃比 5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 经济混合气经济混合气 A/F=17 功率混合气功率混合气 A/F=1214 怠速混合气怠速混合气 A/F=1012.4（1）常用工况常用工况 中等负中等负荷要求提供经济混合气。荷要求提供经济混合气。（2）负荷负荷 90%以及怠以及怠速速,低速下低速下 加浓。加浓。5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧（二）汽油喷射（二）汽油喷射1.化油器式发动机的不足之处化油器式发动机的不足之处:（1）部分负荷时节流损失大部分负荷时节流损失大（2）不可能在各种工况下均提供最佳混合比不可能在各种工况下均提供最佳混合比（3）对大气条件和环境适应性差对大气条件和环境适应性差（4）仅提供均质混合气仅提供均质混合气（5）油膜流动油膜流动 各缸混合气分配不均匀各缸混合气分配不均匀5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 2.汽油喷射系统的优点汽油喷射系统的优点 v汽油喷射系统油量计量与控制的精度高汽油喷射系统油量计量与控制的精度高v v供油系统雾化质量好，改善了燃烧过程供油系统雾化质量好，改善了燃烧过程 v电控技术的应用有利于改善瞬态响应性能电控技术的应用有利于改善瞬态响应性能v v多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性 v v取消了化油器喉管，提高了充气效率取消了化油器喉管，提高了充气效率 5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 3.分类分类（1）缸内喷射 喷嘴开启压力35 Mpa 进气过程上止之后3050 开始喷油。压缩冲程上止点 停止喷油。喷油持续近2冲程 火花点火,火焰传播。5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（2）进气管内喷射（1）单点喷射单点喷射 大喷咀位于节气门之前的化油器位置大喷咀位于节气门之前的化油器位置,安装空安装空气计量装置和电子控制喷油装置气计量装置和电子控制喷油装置,可以克服可以克服14的不足的不足,但但5仍存在。仍存在。（2）多点喷射多点喷射 小喷咀安装于各个进气歧管之中小喷咀安装于各个进气歧管之中,可克服可克服15的不足的不足,但结构复杂但结构复杂,成本高。成本高。5.1 汽油机混合气的形成第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧第二节第二节 汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 电火花点燃均匀的可燃混合气电火花点燃均匀的可燃混合气,形成火焰中心形成火焰中心,并且火焰从此中心按一定的速率并且火焰从此中心按一定的速率（一般为（一般为2060 m/s）连续地传播到整个燃烧室空间连续地传播到整个燃烧室空间,在此期间火焰传播速率在此期间火焰传播速率,火焰前锋形状均没有火焰前锋形状均没有急剧的变化急剧的变化,称之为正常燃烧。称之为正常燃烧。1.燃烧过程的分段燃烧过程的分段 正常燃烧分三个阶段正常燃烧分三个阶段。一、汽油机的正常燃烧一、汽油机的正常燃烧5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧I 滞燃期滞燃期第第第第I I阶段称为着火阶段，阶段称为着火阶段，阶段称为着火阶段，阶段称为着火阶段，从电火花跳火从电火花跳火从电火花跳火从电火花跳火 形形形形成火焰中心。成火焰中心。成火焰中心。成火焰中心。1 1点以前为压缩过程点以前为压缩过程点以前为压缩过程点以前为压缩过程,缸内压力升高不大。缸内压力升高不大。缸内压力升高不大。缸内压力升高不大。1 1 火花塞跳火。火花塞跳火。火花塞跳火。火花塞跳火。2 2 缸内压力脱离压缸内压力脱离压缸内压力脱离压缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。缩线开始急骤增高。缩线开始急骤增高。缩线开始急骤增高。点火提前角点火提前角点火提前角点火提前角 1 1点点点点 上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。II 急燃期急燃期III III 补燃期补燃期补燃期补燃期第II阶段23称为急燃期（明显燃烧期）这一阶段为燃烧过程的主要阶段。在此时间内,火焰迅速传遍整个燃烧室,混合气的绝大部分在此时期内完成燃烧（80%以上），燃料的热能绝大部分在此时间内放出。缸内压力、温度迅速升高,dp/d=0.20.4MPa/(CA代表工作粗暴的程度,它与火焰传播速率有关。工作粗暴，噪声。但 不正常燃烧趋势。气流运动 所以,在汽油机中,火焰传播速率是一个重要参数,它直接影响不正常燃烧的抑制,从而影响发动机的功率、效率和使用寿命。III34称补燃期（后燃期）称补燃期（后燃期）3点点 燃料基本燃烧完的燃料基本燃烧完的4点。点。3点过后点过后,燃烧速度下降燃烧速度下降,活塞下行活塞下行,使使p,在在3点过后的点过后的燃烧主要为：燃烧主要为：1 在火焰传播期火焰前锋在火焰传播期火焰前锋面没有燃烧掉的燃料继续燃烧。面没有燃烧掉的燃料继续燃烧。2 粘附在缸壁上的混合气粘附在缸壁上的混合气层继续燃烧。层继续燃烧。3 由于汽油机燃烧温度高由于汽油机燃烧温度高,高温分解严重。产生的高温分解严重。产生的,CO,在补燃期内在补燃期内,由于温度由于温度降低降低,重新燃烧生成重新燃烧生成,，,放出热量。放出热量。第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v2.燃烧速度燃烧速度v定义定义:指单位时间内燃烧的混合气数量。指单位时间内燃烧的混合气数量。v式中：式中：m混合气的质量；混合气的质量；v AT火焰前锋面积；火焰前锋面积；v T未燃混合气密度；未燃混合气密度；v UT火焰传播速度。火焰传播速度。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧燃烧速度影响因素燃烧速度影响因素v火焰速度火焰速度UT 气体的紊流运动气体的紊流运动 混合气成分混合气成分 混合气初始温度混合气初始温度 n 火焰前锋面积火焰前锋面积AT n 可燃混合气密度可燃混合气密度T 5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v3.不规则燃烧v1）循环间的燃烧变动）循环间的燃烧变动v产生原因：产生原因：气体运动的循环变动气体运动的循环变动混合气成分的变动，主要与点火过程（滞燃期）混合气成分的变动，主要与点火过程（滞燃期）有关。有关。v2）各缸间的燃烧差异）各缸间的燃烧差异5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v二、汽油机的不正常燃烧二、汽油机的不正常燃烧v不正常燃烧v注意：爆燃和表面点火产生机理的差异、影响因素爆爆 燃燃表面点火表面点火 续续 走走部分燃烧、失火及发动机部分燃烧、失火及发动机部分燃烧、失火及发动机部分燃烧、失火及发动机工作稳定性工作稳定性工作稳定性工作稳定性5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（一）（一）爆燃爆燃v1 爆燃现象：爆燃现象：vv 1)1)发出金属振音发出金属振音发出金属振音发出金属振音(敲缸敲缸敲缸敲缸)。vv 2)2)在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速下降，发动机有较大振动。下降，发动机有较大振动。下降，发动机有较大振动。下降，发动机有较大振动。vv 3)3)冷却系统过热冷却系统过热冷却系统过热冷却系统过热(冷却水、润滑油温度均上升冷却水、润滑油温度均上升冷却水、润滑油温度均上升冷却水、润滑油温度均上升)。vv 4)4)气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。根据对发动机理想循环的分析根据对发动机理想循环的分析,我们知道我们知道 。但。但,则爆震倾向则爆震倾向,限制了限制了 的提高。的提高。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v2 产生的原因产生的原因 终端混合气自燃终端混合气自燃v 电火花点火后电火花点火后,火焰以正常的传播速度火焰以正常的传播速度20 60 m 向前推进向前推进,未燃混合气受到强烈的压缩和热幅射。未燃混合气受到强烈的压缩和热幅射。处于最后燃烧位置上的那部分终燃混合气（处于最后燃烧位置上的那部分终燃混合气（End gas）,由于热幅射作用由于热幅射作用,促使先期反应加速进行促使先期反应加速进行,并放出部分热量并放出部分热量,又使本身的温度不断升高又使本身的温度不断升高,以致在以致在正常火焰尚未到达时正常火焰尚未到达时,终端混合气最适于发火的部终端混合气最适于发火的部位已经形成了一个或几个火焰中心。以远大于正常位已经形成了一个或几个火焰中心。以远大于正常燃烧火焰前锋面推进的速度向周围传播。燃烧火焰前锋面推进的速度向周围传播。因此，因此，汽汽汽汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。v 轻微爆燃轻微爆燃 =100 300 m/s v 强烈爆燃强烈爆燃 =800 2000 m/s v若自燃区占整个燃烧室容积的若自燃区占整个燃烧室容积的5%,则为强烈爆燃。则为强烈爆燃。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v3.示功图的比较v（1）正常燃烧与爆震燃烧的比较5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象象,它与柴油机的工作粗暴性它与柴油机的工作粗暴性,在燃烧本质上在燃烧本质上是一致的是一致的,均是可燃混合气均是可燃混合气自燃自燃的结果。但两的结果。但两者发生的部位不一致。者发生的部位不一致。v 柴油机工作粗暴柴油机工作粗暴 发生在急燃期的始点发生在急燃期的始点,v 汽油机的爆燃是汽油机的爆燃是 发生在急燃期的终点发生在急燃期的终点5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧4.造成的危害造成的危害 爆燃出现后爆燃出现后,使正常规则的火焰前锋面发生急骤的扭使正常规则的火焰前锋面发生急骤的扭曲。曲。（1）压力脉冲压力脉冲噪声：压力脉冲在气缸壁面、活塞顶面及缸盖底面之间噪声：压力脉冲在气缸壁面、活塞顶面及缸盖底面之间来回反射来回反射,强迫气缸壁等零件振动而产生高频噪声强迫气缸壁等零件振动而产生高频噪声,其频率在其频率在5000 Hz 以上。以上。零件寿命零件寿命 爆燃使缸内压力增加爆燃使缸内压力增加,活塞活塞,气缸壁气缸壁,气缸盖等各零件气缸盖等各零件机械荷机械荷,若爆燃时间长若爆燃时间长,则零件寿命则零件寿命。压力脉冲破坏了壁面上的层流边界层。压力脉冲破坏了壁面上的层流边界层。但层流边界层被破坏但层流边界层被破坏,使导热量使导热量,则则 热应力热应力 零件零件寿命寿命；热损失；热损失 热效率热效率；冷却水冷却水,机油温度机油温度 润滑润滑 零件磨损零件磨损5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧（2）高温分解高温分解 按提高循环热效率的热力学观点看按提高循环热效率的热力学观点看,爆燃接近于等爆燃接近于等容燃烧容燃烧,热利用好热利用好,是人们所希望的是人们所希望的,事实上也是如此事实上也是如此,当轻微爆燃当轻微爆燃,发动机的热效率可以有所提高发动机的热效率可以有所提高,平均有平均有效压力亦有所增长。效压力亦有所增长。但在强烈爆燃时但在强烈爆燃时,会使局部温度会使局部温度,出现高温分解出现高温分解,生成生成CO,H2,O2,NO等等,严重时析出游离炭粒，这严重时析出游离炭粒，这就是爆震时可能排气冒烟的原因。使油耗就是爆震时可能排气冒烟的原因。使油耗,且热且热效率反而会下降。产生出的炭粒又会形成累积效率反而会下降。产生出的炭粒又会形成累积,破坏破坏活塞活塞,活塞环活塞环,火花塞和气阀的正常工作。爆燃还会火花塞和气阀的正常工作。爆燃还会促使表面点火的发生。促使表面点火的发生。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5影响爆燃的因素影响爆燃的因素1)燃料品质：燃料品质：2)末端混合气的温度和压力。末端混合气的温度和压力。3)火焰传播到末端混和气的时间。火焰传播到末端混和气的时间。爆燃最容易在燃烧室中离开正常燃烧最远爆燃最容易在燃烧室中离开正常燃烧最远的地方以及具有高温的地方的地方以及具有高温的地方(如排气门和积碳如排气门和积碳处处)发生。爆燃发生前，正常燃烧的混合气数发生。爆燃发生前，正常燃烧的混合气数量越少，爆燃就在更大的容积内进行，爆燃量越少，爆燃就在更大的容积内进行，爆燃也就越强烈。也就越强烈。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 由于上述原因，由于上述原因，爆燃爆燃成为限制火花点火成为限制火花点火发动机发动机功率提高和经济性改善功率提高和经济性改善的一个重要因素。的一个重要因素。如果没有爆燃，汽油机就可以方便地应用如果没有爆燃，汽油机就可以方便地应用高压缩比或涡轮增压高压缩比或涡轮增压的方法来提高功率和改善的方法来提高功率和改善经济性。因此，长期以来，改进汽油炼制方法，经济性。因此，长期以来，改进汽油炼制方法，在汽油中在汽油中加入辛烷值高加入辛烷值高的含氧化合物以的含氧化合物以增加其增加其抗爆性能抗爆性能，不断改进，不断改进燃烧系统和进气系统燃烧系统和进气系统以减以减少爆燃倾向，少爆燃倾向，采用电控汽油喷射、汽油机缸内采用电控汽油喷射、汽油机缸内直接喷射直接喷射等，已成为提高汽油机性能的一个重等，已成为提高汽油机性能的一个重要方面。要方面。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧（二）（二）表面点火表面点火 在火花点火式发动机中在火花点火式发动机中,凡是不依靠电火凡是不依靠电火花点火花点火,而是由于炽热表面而是由于炽热表面（如过热的绝缘如过热的绝缘体电极、排气阀体电极、排气阀,尤其是燃烧室表面炽热的沉尤其是燃烧室表面炽热的沉积物积物）点燃混合气的不正常燃烧现象点燃混合气的不正常燃烧现象,均称均称为表面点火或炽热点火。为表面点火或炽热点火。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧表面点火大致可分表面点火大致可分正常（非爆燃性）表面点火正常（非爆燃性）表面点火和和爆燃性表面点火爆燃性表面点火两种两种。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧1 非爆燃性表面点火非爆燃性表面点火（1）后火后火 在火花塞点燃混合气以后在火花塞点燃混合气以后,炽热表面才点燃混合气炽热表面才点燃混合气的现象。形成火焰中心的现象。形成火焰中心,但火焰传播速度正常但火焰传播速度正常,虽有虽有时可使时可使补燃补燃,但影响不大。但影响不大。（2）早火早火 发生在火花塞点火以前发生在火花塞点火以前,火焰传播速度很高火焰传播速度很高,，（颇似柴油机工作粗暴颇似柴油机工作粗暴）。早火）。早火太早太早,则使压缩末期负功增大则使压缩末期负功增大,热效率热效率,功率损失功率损失,功率功率。单缸早火单缸早火,往往会导致停车。多缸早火往往会导致停车。多缸早火,会使会使Ne,工作粗暴工作粗暴,寿命寿命。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧2 爆燃性表面点火爆燃性表面点火（激爆激爆）激爆是由燃烧室沉积物引起的爆燃性炽热激爆是由燃烧室沉积物引起的爆燃性炽热点火，这是一种危害性最大的表面点火现象。点火，这是一种危害性最大的表面点火现象。试验指出，此时压力升高比为正常燃烧的试验指出，此时压力升高比为正常燃烧的5倍，最高燃烧压力为正常燃烧的倍，最高燃烧压力为正常燃烧的15倍，气倍，气缸内的高温、高压又促使强烈爆燃的产生，缸内的高温、高压又促使强烈爆燃的产生，发生强烈的震音。发生强烈的震音。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧总总 结结 表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常燃烧现表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常燃烧现象，爆燃是在电火花点火以后，终燃混合气的自燃象，爆燃是在电火花点火以后，终燃混合气的自燃现象，而表面点火则是炽热物点燃混合气所致。但现象，而表面点火则是炽热物点燃混合气所致。但两者存在着某种相互促进的关系。强烈的爆燃必然两者存在着某种相互促进的关系。强烈的爆燃必然增加向气缸壁的传热，从而促成炽热点的形成，导增加向气缸壁的传热，从而促成炽热点的形成，导致表面点火；早火又使气缸压力升高比和最高燃烧致表面点火；早火又使气缸压力升高比和最高燃烧压力增加，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，压力增加，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，从而促使爆燃发生。从而促使爆燃发生。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧1.混合气浓度1)对 的影响（1）不同燃料 不同曲线曲线1 加铅芳香族，抗爆性好，长。曲线2 加铅烷族，抗爆性较好，较长。曲线3 正庚烷，抗爆性差，短。（2）同一种燃料 一条曲线 ，三三 使用因素对燃烧过程的影响使用因素对燃烧过程的影响5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧这是不同 下的最佳示功图。1 =0.84；2 =0.65；3 =1.01；4 =1.18。可以看出，=0.84的示功图曲线下的面最大。，燃烧剧烈程度 爆燃趋势。2)对示功图的影响3)对火焰传播速度的影响=0.850.95 ；，5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v4）值的范围v =0.40.5 冷起动混合气；v =0.850.95 功率混合气；v =1.051.15 经济混合气。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v2点火提前角1 1,较大。这时,点火提前较多。Pmax出现在上止点附近。压缩负功 损失 t 压缩负功 损失 单缸汽油机易熄火。初期放热 dp/dt Pmax 零件机械负荷。由于此时缸内p,T较高,使其终端混合气较为具备着火条件,到一定程度时,爆燃出现,所以,爆燃趋势。2 2,较小。点火提前少。Pmax值出现较晚。dp/dt Pmax Ne 膨胀功损失 t 补燃 t，热负荷，排放差。所以,有一最佳 值。3 3，合适。实践证明,当 =1215，时,出现在上止点后 =1215 时，p图曲线下的面积最大，有用功最多。第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v点火提前角调速特性：保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和燃油消耗率随点火提前角改变而变化的关系。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v3转速1.n 紊流 混合气混合好 i 散热 Tc、Pc i n 易吹散已形成的火焰中心 i 2.n 离心式点火提前角调节装置使。3.n 紊流强度 s 爆燃趋势。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（四）负荷v1负荷 节气门开度 进入气缸的混合气 v 废气的比例相对 每循环时间 传热损失v （必须）v2负荷 缸内p，T 爆燃趋势。v（五）大气状况v1 P0 G 经济性，动力性。v 但爆燃趋势。v2 T0 G 经济性，动力性。v 易发生气阻。v 爆燃趋势。5.2 汽油机的燃烧过程第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧第三节 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v结构尽量紧凑v火花塞位置适当v燃烧室形状合理分布v具有高的充气效率v形成适当的紊流运动v末端混合气要适当的冷却燃烧室设计原则5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v一、分类v按气门布置分类v（一）顶置 楔型、半球型、浴盆型v 结构紧凑，面容比小，火焰传播距离短,不易爆燃,但结构较复杂。v（二）侧置 L型v 结构简单,易维修保养,但火焰传播距离长,易爆燃,故压缩比小。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v二、常用典型燃烧室v（一）L型v 里卡多（Ricardo）公司研制，在老解放车上及某些风冷汽油机上应用。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（二）楔型v 应用较多，性能稳定。v 燃烧室侧剖面为楔型。安排激冷区，防止爆燃。燃烧速度高，但噪声、振动大，工作易粗暴。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（三）倒盆型（浴盆型）v 性能稳定，应用较多。v 挤气面积不能小于30%。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧（四）半球型或蓬型1 半球型v应用于高速汽油机中。v 流动阻力小，面容比小，散热损失少。激冷区小，HC排放低。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v2 蓬型v 比半球型高度低。v 气流运动强，高速性能更好。可安排四气门机构，充气效率更高。压缩比、空燃比大，=713，A/F=1622.5，可实现稀薄燃烧。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v三、采用均质混合气的燃烧室v（一）射流型v天津大学刘友均教授研制。v挤气面积大,方可实现强射流,促使主室内紊流增强。着火后,混合气和火焰从射流孔高速喷向活塞顶部。v 形成双重火焰区,减小爆燃,压缩比可达9.811.2。v 但缸盖热应力大,易开裂。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（二）碗型v 燃烧室位于活塞顶部。v 挤气紊流 可达11。v 火焰传播距离 爆燃趋势,可采用稀混气体。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（三）里卡多公司的HRCC燃烧室5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧v（四）福特 CVH 型v 堤岸型活塞顶，产生压缩涡流，挤气面积为16%。v 切向进气道，产生进气涡流。v 充气效率较高。激冷区小，使HC 排放下降。使v用90号汽油时，压缩比可达8.5。功率、扭矩较大。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧四、汽油机的分层燃烧及其燃烧室四、汽油机的分层燃烧及其燃烧室v前述汽油机采用的工质是均匀的，是空燃比变化在前述汽油机采用的工质是均匀的，是空燃比变化在非常狭窄的范围内非常狭窄的范围内(A/F(A/F12.617)12.617)的混合气，这样的混合气，这样的燃烧系统本身具有以下的燃烧系统本身具有以下缺点缺点：1)1)1)1)汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，所以造成低负荷的经济性较差。所以造成低负荷的经济性较差。所以造成低负荷的经济性较差。所以造成低负荷的经济性较差。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧vv2)2)容易爆燃。凡是火焰传播速度快的混合气，也是容易爆燃。凡是火焰传播速度快的混合气，也是容易引起爆燃的因素，因此较浓的混合气容易引起爆燃的因素，因此较浓的混合气(点火所需点火所需的混合气的混合气)要比较稀的混合气容易引起爆燃。要比较稀的混合气容易引起爆燃。vv3)3)汽油机始终以点火范围内的混合比工作，使热效汽油机始终以点火范围内的混合比工作，使热效率低，如果能以稀混合气工作，可提高循环的热效率低，如果能以稀混合气工作，可提高循环的热效率。与化学计量比率。与化学计量比14.814.8比较，如采用空燃比比较，如采用空燃比2020和和2727工作，则发动机的热效率将相应提高工作，则发动机的热效率将相应提高8 8和和1212。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧4)4)排气污染严重。排气污染严重。排气污染严重。排气污染严重。汽油机排气中有害成分汽油机排气中有害成分汽油机排气中有害成分汽油机排气中有害成分(CO(CO、HCHC、NOx)NOx)的数量与混合气的浓度有密切关的数量与混合气的浓度有密切关的数量与混合气的浓度有密切关的数量与混合气的浓度有密切关系。一般汽油机所使用的混合比范围系。一般汽油机所使用的混合比范围系。一般汽油机所使用的混合比范围系。一般汽油机所使用的混合比范围正是排放高的范围。如果汽油机能以正是排放高的范围。如果汽油机能以正是排放高的范围。如果汽油机能以正是排放高的范围。如果汽油机能以稀的混合气工作，特别是空燃比超过稀的混合气工作，特别是空燃比超过稀的混合气工作，特别是空燃比超过稀的混合气工作，特别是空燃比超过2323时能正常工作，就可以得到很低的时能正常工作，就可以得到很低的时能正常工作，就可以得到很低的时能正常工作，就可以得到很低的排故指标。排故指标。排故指标。排故指标。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧 分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气，空燃比在件的较浓混合气，空燃比在件的较浓混合气，空燃比在件的较浓混合气，空燃比在1213.41213.4左右；而在燃左右；而在燃左右；而在燃左右；而在燃烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧1.德士古公司德士古公司TCCS可控燃烧系统可控燃烧系统5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧2波尔协波尔协SKS燃烧系统燃烧系统5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧3本田本田CVCC燃烧系统燃烧系统5.3 汽油机的燃烧室第第5章章 汽油机混合气的形成和燃汽油机混合气的形成和燃烧5.3 汽油机的燃烧室