第四章汽油機混合氣形成講義

1、第四章第四章 汽油機混合氣的形成與燃燒汽油機混合氣的形成與燃燒1、汽油機燃燒過程的特點：混合氣均勻，在氣缸外部形成混合氣預(yù)混合時間長火花塞放電點火，可控制點火時間、地點、能量；傳播式燃燒，燃燒速度和放熱速率取決于火焰?zhèn)鞑ニ俣取?2、火焰?zhèn)鞑ニ俣萓T單位時間內(nèi)火焰前鋒面相對未燃混合氣向前推動的距離。用UT表示m/s。3、燃燒速度Um：單位時間燃燒的混合氣質(zhì)量。 燃燒速度用Um表示kg/s. Um= dm/dt=TUTAT kg/s.l 式中 T 未燃混合氣密度； UT火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?AT火焰前鋒面積。一、汽油機正常燃燒：（一）汽油機正常燃燒過程： 燃燒過程分為三個階段： （）著火延遲期； （）明

2、顯燃燒期； （）后燃期。 點火提前角：是指從火花塞跳火到上止點間的曲軸轉(zhuǎn)角?？捎闷浔硎军c火時刻。（）著火延遲期（1-2點）：從火花塞跳火壓力偏離壓縮線的時間或曲軸轉(zhuǎn)角。 作用：點燃混合氣形成火焰核心； 特點：燃燒量小，壓力升高不明顯。 火花塞放電特性 ： 兩極電壓達1015Kv； 擊穿電極間隙的混合氣，造成電極間電流通過； 電火花能量多在4080mJ； 局部溫度可達3000K，使電極附近的混合氣立即 點燃； 形成火焰中心，火焰向四周傳播； 氣缸壓力脫離壓縮線開始急劇上升。 影響影響i長短的因素：長短的因素： 燃料，辛烷值燃料，辛烷值 i ；缸內(nèi)缸內(nèi)(p+T) (p+T) i ；混合氣濃度（混合

3、氣濃度（=i最短）；最短）；殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù) i 點火能量點火能量i i。希望：盡量縮短希望：盡量縮短 并保持穩(wěn)定。并保持穩(wěn)定。 i 用平均壓力升高率表示氣缸內(nèi)壓力上升的急劇程用平均壓力升高率表示氣缸內(nèi)壓力上升的急劇程度。平均壓力升高率度。平均壓力升高率 ：式中式中 第二階段終點第二階段終點3和起點和起點2的壓力；的壓力； 第第3和和2相對上止點的曲軸轉(zhuǎn)角。相對上止點的曲軸轉(zhuǎn)角。 一般明顯燃燒期約占一般明顯燃燒期約占20CA 40 CA曲軸轉(zhuǎn)角，曲軸轉(zhuǎn)角，燃燒最高壓力燃燒最高壓力PmaxPmax出現(xiàn)在上止點后出現(xiàn)在上止點后12CA15CA曲曲軸轉(zhuǎn)角，軸轉(zhuǎn)角， p=175250kpa/

4、CA為為 宜。宜。p 值過高，工值過高，工作粗暴，對排污作粗暴，對排污(NOx)亦不利。亦不利。23, pp23,2323pppp（）后燃期（）后燃期（3點以后），點以后）， 從壓力最高點到燃料燃燒從壓力最高點到燃料燃燒90%以上的時間或以上的時間或曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。 作用作用 火焰前鋒后未及燃燒的燃料再燃燒；火焰前鋒后未及燃燒的燃料再燃燒； 貼附在缸壁上未燃混合氣層的部分燃燒；貼附在缸壁上未燃混合氣層的部分燃燒； 高溫分解的燃燒產(chǎn)物（高溫分解的燃燒產(chǎn)物（H2、CO等）重新等）重新 氧化。氧化。特點特點：燃燒速度慢，遠離上止點，熱量利用率低。：燃燒速度慢，遠離上止點，熱量利用率低。希望：盡量

5、減少后燃期。希望：盡量減少后燃期。 唯一地由定時的火花點火開始，且火焰前鋒以一唯一地由定時的火花點火開始，且火焰前鋒以一定的正常速度傳遍整個燃燒室的過程。定的正常速度傳遍整個燃燒室的過程。（二）影響燃燒速度的因素（二）影響燃燒速度的因素 燃燒速度燃燒速度Um： 單位時間燃燒的混合氣質(zhì)量。單位時間燃燒的混合氣質(zhì)量。 Um= dm/dt=TUTAT kg/s. 式中式中 T 未燃混合氣密度；未燃混合氣密度； UT火焰?zhèn)鞑ニ俣龋换鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋?AT火焰前鋒面積?；鹧媲颁h面積。 控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其相對曲軸轉(zhuǎn)角的位置。相對曲軸轉(zhuǎn)角的位置。1.

6、 火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣萓T 火焰?zhèn)鞑ニ俣仁菦Q定明顯燃燒期長短的主要因素?；鹧?zhèn)鞑ニ俣仁菦Q定明顯燃燒期長短的主要因素。現(xiàn)代汽油機的現(xiàn)代汽油機的UT一般可高達一般可高達5080m/s。在。在50008000rpm，燃燒時間僅，燃燒時間僅0.0010.002s s。 影響影響UT 的主要因素是：燃燒室中氣體的的主要因素是：燃燒室中氣體的紊流紊流運動運動 混合氣成分混合氣成分混合氣初始溫度?；旌蠚獬跏紲囟?。 紊流運動：紊流運動是由一定運動方向紊流運動：紊流運動是由一定運動方向的渦流和無規(guī)則的氣體脈動所組成。渦流運動的渦流和無規(guī)則的氣體脈動所組成。渦流運動可使火焰前鋒表面扭曲，甚至分隔成許多火焰可使

7、火焰前鋒表面扭曲，甚至分隔成許多火焰中心，使火焰前鋒燃燒區(qū)加厚，如圖所示，火中心，使火焰前鋒燃燒區(qū)加厚，如圖所示，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?。焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌臁紊流較弱紊流較弱l紊流強烈紊流強烈混合氣成分不同，火焰?zhèn)鞑セ旌蠚獬煞植煌?，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫裁黠@不同，如圖所示速度也明顯不同，如圖所示為實驗所得火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c為實驗所得火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c過量空氣系數(shù)的關(guān)系。過量空氣系數(shù)的關(guān)系。 l當當=0.850 95時，火焰?zhèn)鲿r，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，燃燒速度最快，播速度最大，燃燒速度最快，功率也最大，稱為功率混合功率也最大，稱為功率混合比。比。l當當=1.031.1時，火焰?zhèn)鞑r，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^大，氧氣又充足，燃速度較大

8、，氧氣又充足，燃燒完全，稱為經(jīng)濟混合比。燒完全，稱為經(jīng)濟混合比。l火焰?zhèn)鞑ハ孪蓿夯鹧鎮(zhèn)鞑ハ孪蓿?1.31.4時，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，甚至不能傳播。時，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，甚至不能傳播。l火焰?zhèn)鞑ド舷蓿夯鹧鎮(zhèn)鞑ド舷蓿?.40.5時，混合氣過濃，也使火焰不能傳播。時，混合氣過濃，也使火焰不能傳播。l為了保證可靠的工作，汽油機的為了保證可靠的工作，汽油機的在在0.61.2范圍，范圍，即空燃比即空燃比 A/F=9-18?；旌蠚獬跏紲囟然旌蠚獬跏紲囟萒a: TaUT。 注意，混合氣火焰?zhèn)鞑ソ缦薏⒎浅?shù)，它是隨條注意，混合氣火焰?zhèn)鞑ソ缦薏⒎浅?shù)，它是隨條件件而變化的，如混合氣溫度高，點火能量大，氣體紊流而變化

9、的，如混合氣溫度高，點火能量大，氣體紊流強等，火焰?zhèn)鞑ソ缦蘧蛿U大；混合氣中廢氣含量多，強等，火焰?zhèn)鞑ソ缦蘧蛿U大；混合氣中廢氣含量多，界限就變窄。界限就變窄。 2火焰前鋒面積火焰前鋒面積AT 利用燃燒室?guī)缀涡螤罴捌渑c火花塞位置的配合，利用燃燒室?guī)缀涡螤罴捌渑c火花塞位置的配合，可以改變不同時期火焰前鋒掃過的面積，以調(diào)整燃燒可以改變不同時期火焰前鋒掃過的面積，以調(diào)整燃燒速度。它直接影響到明顯燃燒期相當曲軸轉(zhuǎn)角的位置速度。它直接影響到明顯燃燒期相當曲軸轉(zhuǎn)角的位置及燃燒速度變化的情況，與壓力上升密切相關(guān)。及燃燒速度變化的情況，與壓力上升密切相關(guān)。3.可燃混合氣密度可燃混合氣密度T 增大未燃混合氣增大未燃

10、混合氣密度，可以提高燃密度，可以提高燃燒速度，因此增大燒速度，因此增大壓縮比和進氣壓力壓縮比和進氣壓力等，均可加大燃燒等，均可加大燃燒速度。速度。l汽油機的不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)情況汽油機的不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)情況下，下，1.各循環(huán)之間的燃燒差異各循環(huán)之間的燃燒差異; 2.各缸之間的燃燒差異。各缸之間的燃燒差異。1、 循環(huán)變動循環(huán)變動:工況一定各個循環(huán)的示功不同。工況一定各個循環(huán)的示功不同。l原因：原因：火花塞附近混合氣的混合比；火花塞附近混合氣的混合比； 氣體紊流性質(zhì)、程度在各循環(huán)均有變動，致氣體紊流性質(zhì)、程度在各循環(huán)均有變動，致使火焰中心形成的時間不同，即由有效著火時間變動使

11、火焰中心形成的時間不同，即由有效著火時間變動而引起。而引起。l危害：危害： 使空燃比和點火提前角調(diào)整對每一循環(huán)都不可能處使空燃比和點火提前角調(diào)整對每一循環(huán)都不可能處于最佳狀態(tài)于最佳狀態(tài)be ，Pe，不正常燃燒傾向增加，整，不正常燃燒傾向增加，整個汽油機性能下降。個汽油機性能下降。l影響的因素：影響的因素： 當當=0.80.9時循環(huán)燃燒變動最?。粫r循環(huán)燃燒變動最??； 在中等負荷以上變動較??；在中等負荷以上變動較小； 加強紊流有助于減少變動，因此轉(zhuǎn)速增加，一般變加強紊流有助于減少變動，因此轉(zhuǎn)速增加，一般變 動減?。粍訙p??； 加大點火能量，采用多點點火，情況可有所改善；加大點火能量，采用多點點火，情

12、況可有所改善； 點火時刻和點火位置對燃燒變動很敏感。點火時刻和點火位置對燃燒變動很敏感。 2、各缸間燃燒差異原因：主要是由于分配不均、各缸間燃燒差異原因：主要是由于分配不均勻造成的勻造成的.l危害：整個汽油機危害：整個汽油機be ，Pe排放性能惡化。排放性能惡化。l影響因素：影響因素： 分配不均勻分配不均勻: 在進氣管內(nèi)存在著空氣、燃料蒸氣、在進氣管內(nèi)存在著空氣、燃料蒸氣、 各種比例的混合氣、大小不一的霧化油粒以及沉積各種比例的混合氣、大小不一的霧化油粒以及沉積 在進氣管壁上厚薄不同的油膜，要想讓它們均勻分在進氣管壁上厚薄不同的油膜，要想讓它們均勻分 配到各個氣缸是很困難的。配到各個氣缸是很困

13、難的。 進氣歧管的差別進氣歧管的差別:各缸間進氣重疊引起的干涉等現(xiàn)各缸間進氣重疊引起的干涉等現(xiàn) 象，導致各缸進氣量、進氣速度以及氣流的紊流狀象，導致各缸進氣量、進氣速度以及氣流的紊流狀 態(tài)等不能完全一致。態(tài)等不能完全一致。 的影響的影響:各缸混合氣成分不同，使得各各缸混合氣成分不同，使得各 缸不可能缸不可能 在最佳調(diào)整狀況下工作，即各缸不可能都處于經(jīng)濟在最佳調(diào)整狀況下工作，即各缸不可能都處于經(jīng)濟 混合氣或功率混合氣濃度?；旌蠚饣蚬β驶旌蠚鉂舛?。 進氣管的設(shè)計進氣管的設(shè)計 :進氣系統(tǒng)所有零件的設(shè)計和安裝位進氣系統(tǒng)所有零件的設(shè)計和安裝位 置都有關(guān)系，任何不對稱和流動阻力不同的情況都置都有關(guān)系，任何

14、不對稱和流動阻力不同的情況都 會破壞均勻分配，其中影響最大的是進氣管的設(shè)計會破壞均勻分配，其中影響最大的是進氣管的設(shè)計 （四）燃燒室壁面的熄火作用：（四）燃燒室壁面的熄火作用：l在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，即緊靠壁面附近的火焰是不能傳在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，即緊靠壁面附近的火焰是不能傳播的。播的。（1）原因：由鏈反應(yīng)中斷和冷缸壁使接近缸壁的一層）原因：由鏈反應(yīng)中斷和冷缸壁使接近缸壁的一層混合氣冷卻所造成。混合氣冷卻所造成。（2）影響因素是：）影響因素是： 當當=1左右，熄火厚度最小，混合氣加濃或減左右，熄火厚度最小，混合氣加濃或減稀，此厚度均增加；稀，此厚度均增加； 負荷減小時，熄火厚度顯著增加；負荷減小時，

15、熄火厚度顯著增加； 燃燒室內(nèi)燃燒室內(nèi)(p+T)紊流紊流，熄火厚度，熄火厚度。（3）危害：存在大量未燃燒的烴，排氣中）危害：存在大量未燃燒的烴，排氣中HC。（4）解決措施：盡量減小熄火厚度及燃燒室的面容比）解決措施：盡量減小熄火厚度及燃燒室的面容比 F/Vc，以降低汽油機的，以降低汽油機的 HC排出量。排出量。 二、不正常燃燒二、不正常燃燒 不正常燃燒可分不正常燃燒可分 （一）（一）爆燃爆燃; （二）（二）表面點火。表面點火。（一）爆燃：處在最后燃燒位置上的那部分未燃混（一）爆燃：處在最后燃燒位置上的那部分未燃混合氣（常稱末端混合氣），受到壓縮和輻射熱的作合氣（常稱末端混合氣），受到壓縮和輻射熱

16、的作用，加速了先期反應(yīng)產(chǎn)生了自燃。壓力沖擊波反復(fù)用，加速了先期反應(yīng)產(chǎn)生了自燃。壓力沖擊波反復(fù)撞擊缸壁。氣缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦撞擊缸壁。氣缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸。稱之敲缸。（1）影響因素是：）影響因素是： 1）燃料性質(zhì)：辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強。）燃料性質(zhì)：辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強。 2）末端混合氣的）末端混合氣的壓力、溫度、壓縮比和缸蓋、活塞壓力、溫度、壓縮比和缸蓋、活塞的材料。的材料。 末端混合氣的末端混合氣的(壓力壓力+溫度溫度) 氣缸內(nèi)氣缸內(nèi)(壓力壓力+溫度溫度) 爆燃傾向爆燃傾向； 氣缸蓋、活塞的材料使用輕金屬，由于其導熱性氣缸蓋、活塞的材料使用輕

17、金屬，由于其導熱性好，末端混合氣壓力、溫度低，爆燃傾向小，可提好，末端混合氣壓力、溫度低，爆燃傾向小，可提高壓縮比高壓縮比0.40.7單位。單位。 3）火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間）火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間:體高火焰?zhèn)黧w高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前鋒傳播速度、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，這有利于避免爆燃。例如，播到末端混合氣的時間，這有利于避免爆燃。例如，氣缸直徑大時，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，氣缸直徑大時，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，故沒有很大缸徑的汽油機。故沒有很大缸徑的汽油機。（2）危害）危害嚴重時破壞缸壁表面的附面氣膜

18、和油膜，使傳熱增嚴重時破壞缸壁表面的附面氣膜和油膜，使傳熱增 加，氣缸蓋和活塞頂溫度升高，冷卻系過熱，功率減加，氣缸蓋和活塞頂溫度升高，冷卻系過熱，功率減 少，耗油率增加，少，耗油率增加，甚至造成活塞、氣門燒壞，軸瓦破裂，火花塞絕緣甚至造成活塞、氣門燒壞，軸瓦破裂，火花塞絕緣 體破裂，潤滑油氧化成膠質(zhì)，活塞環(huán)粘在槽內(nèi)。輕微體破裂，潤滑油氧化成膠質(zhì)，活塞環(huán)粘在槽內(nèi)。輕微 敲缸時，發(fā)動機功率上升，油耗下降；嚴重時，可產(chǎn)敲缸時，發(fā)動機功率上升，油耗下降；嚴重時，可產(chǎn) 生冷卻水過熱，功率下降，耗油率上升。生冷卻水過熱，功率下降，耗油率上升。 l正常燃燒的正常燃燒的UT為為5080m/s，無壓力波，無壓

19、力波， 在在0.20.4Mpa /CA的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。l爆燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋狠p微爆燃時，火爆燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋狠p微爆燃時，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃s為焰?zhèn)鞑ニ俣燃s為100m/s300m/s，強烈爆，強烈爆燃時可高達燃時可高達800m/s1000m/s。使未燃混。使未燃混合氣瞬時燃燒完畢，局部壓力、溫度很合氣瞬時燃燒完畢，局部壓力、溫度很高，形成強烈的壓力沖擊波。沖擊波反高，形成強烈的壓力沖擊波。沖擊波反復(fù)撞擊燃燒室壁，發(fā)出尖銳的敲缸聲。復(fù)撞擊燃燒室壁，發(fā)出尖銳的敲缸聲。p（二）表面點火（二）表面點火-熱熱點點火點點火 由燃燒室內(nèi)熾熱由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭部、表面（如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零

20、件火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等）表面熾熱的沉積物等）點燃混合氣的現(xiàn)象，點燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點火。點火統(tǒng)稱表面點火。點火時刻是不可控制的，時刻是不可控制的，多發(fā)生在多發(fā)生在9的汽油機的汽油機上。上。1、早燃是指在火花塞點火之前，熾熱表面就點燃混、早燃是指在火花塞點火之前，熾熱表面就點燃混合氣的現(xiàn)象。合氣的現(xiàn)象。l由于它提前點火而且熱點表面比火花大，使燃燒速由于它提前點火而且熱點表面比火花大，使燃燒速率快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動機工作粗暴，并率快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動機工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，火花塞

21、、活塞等降，火花塞、活塞等零件過熱。早燃會誘零件過熱。早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾熱表面溫度更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的升高，促使更劇烈的表面點火，兩者互相表面點火，兩者互相促進，危害可能更大。促進，危害可能更大。2、后燃是指在火花塞點火之后，熾熱、后燃是指在火花塞點火之后，熾熱表面或受熱輻射點燃混合氣的現(xiàn)象。表面或受熱輻射點燃混合氣的現(xiàn)象。與爆燃不同，表面點火一般是在正常與爆燃不同，表面點火一般是在正?；鹧鏌街坝蔁霟嵛稂c燃混合氣所火焰燒到之前由熾熱物點燃混合氣所致，沒有壓力沖擊波，致，沒有壓力沖擊波，“敲缸聲敲缸聲”比比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸較沉

22、悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運動件受到?jīng)_擊負荷產(chǎn)生振動而造等運動件受到?jīng)_擊負荷產(chǎn)生振動而造成。凡是能促使燃燒室溫度和壓力升成。凡是能促使燃燒室溫度和壓力升高以及促使積炭等熾熱點形成的一切高以及促使積炭等熾熱點形成的一切條件，都能促成表面點火。條件，都能促成表面點火。l1爆燃是火花塞跳火后爆燃是火花塞跳火后末端混合氣的自燃現(xiàn)象；末端混合氣的自燃現(xiàn)象；表面點火一般是在正常表面點火一般是在正常火焰燒到之前由熾熱物火焰燒到之前由熾熱物點燃混合氣所致。點燃混合氣所致。l 2爆燃時有強烈的壓爆燃時有強烈的壓力沖擊波，有尖銳的金力沖擊波，有尖銳的金屬敲擊聲；表面點火沒屬敲擊聲；表面點火沒有壓力沖擊波，敲缸

23、聲有壓力沖擊波，敲缸聲比較沉悶，主要是由活比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運動塞、連桿、曲軸等運動件受到?jīng)_擊負荷產(chǎn)生振件受到?jīng)_擊負荷產(chǎn)生振動而造成。動而造成。表面點火與爆燃的不同點：表面點火與爆燃的不同點：三、使用因素對燃燒的影響三、使用因素對燃燒的影響 1、混合氣濃度、混合氣濃度 當當 80.9時，時，UT、Pz、 、Pe均達最高值，均達最高值，爆燃傾向爆燃傾向。 當當 l.031.1時，燃燒完全，時，燃燒完全，be最低。最高溫度最低。最高溫度+富?？諝飧辉？諝釴Ox 。 當當 0.8及及 1.2時，時，UT燃燒不完全燃燒不完全 ，致使，致使（CO、 HC 、 be） 工作不穩(wěn)定工作不穩(wěn)

24、定 。 可見，在均質(zhì)混合氣燃燒中，混合氣濃度對燃燒可見，在均質(zhì)混合氣燃燒中，混合氣濃度對燃燒影響極大，必須嚴格控制。影響極大，必須嚴格控制。p2、點火提前角、點火提前角 點火提前角是從發(fā)出電火花到上止點間的曲軸轉(zhuǎn)點火提前角是從發(fā)出電火花到上止點間的曲軸轉(zhuǎn)角。其數(shù)值應(yīng)視燃料性質(zhì)、轉(zhuǎn)速、負荷、過量空氣系角。其數(shù)值應(yīng)視燃料性質(zhì)、轉(zhuǎn)速、負荷、過量空氣系數(shù)等很多因素而定。數(shù)等很多因素而定。 點火提前角調(diào)整特性：當汽油機節(jié)氣門開度、點火提前角調(diào)整特性：當汽油機節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機功率和耗油轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機功率和耗油率隨點火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點火提前率隨點火提

25、前角改變而變化的關(guān)系稱為點火提前角調(diào)整特性。角調(diào)整特性。 l 過小，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下過小，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排氣溫度升高，功率下降，耗油量增多。降，傳熱損失增多，排氣溫度升高，功率下降，耗油量增多。l 過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞上行所過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞上行所消耗的壓縮功增加，發(fā)動機容易過熱，有效功率下降，工作消耗的壓縮功增加，發(fā)動機容易過熱，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同時由于混合氣的壓力過高，末端混合氣燃粗爆程度增加。同時由于混合氣的壓力過高，末端混合氣燃燒前的溫度較高，爆燃傾向加

26、大。燒前的溫度較高，爆燃傾向加大。l 為最佳值時，為最佳值時， 不是過高，最高壓力出現(xiàn)在上止點后合不是過高，最高壓力出現(xiàn)在上止點后合適的角度內(nèi)，示功圖面積最大，完成的循環(huán)功最多，發(fā)動機適的角度內(nèi)，示功圖面積最大，完成的循環(huán)功最多，發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性最好。的動力性、經(jīng)濟性最好。點點點p3、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 n紊流紊流，火焰，火焰速度大體與轉(zhuǎn)速成正比速度大體與轉(zhuǎn)速成正比增加（圖增加（圖4-16），因而），因而以秒計的燃燒過程縮短，以秒計的燃燒過程縮短，但由于循環(huán)時間亦縮短，但由于循環(huán)時間亦縮短，一般燃燒過程相當?shù)那话闳紵^程相當?shù)那S轉(zhuǎn)角增加，應(yīng)該相應(yīng)軸轉(zhuǎn)角增加，應(yīng)該相應(yīng)加大點火提前角（圖加大點火

27、提前角（圖41-4a）而裝置離心調(diào)節(jié)點）而裝置離心調(diào)節(jié)點火提前器。轉(zhuǎn)速增加時，火提前器。轉(zhuǎn)速增加時，火焰速度亦增加，爆燃火焰速度亦增加，爆燃傾向減小。傾向減小。4、負荷、負荷 轉(zhuǎn)速一定，轉(zhuǎn)速一定，Pe時，時，進入氣缸進入氣缸的新鮮混合氣量的新鮮混合氣量 而殘余廢氣量基而殘余廢氣量基本不變，故本不變，故。因為殘余廢氣。因為殘余廢氣對燃燒反應(yīng)起阻礙作用，使對燃燒反應(yīng)起阻礙作用，使Um。為保證燃燒過程在上止點附近完為保證燃燒過程在上止點附近完成，成，需增大點火提前角，需增大點火提前角，靠真空靠真空提前點火裝置來調(diào)節(jié)。提前點火裝置來調(diào)節(jié)。 當負荷當負荷混合氣數(shù)量混合氣數(shù)量混合氣稀釋程度混合氣稀釋程度起

28、起火界限更窄，火焰速度火界限更窄，火焰速度燃燒惡化。燃燒惡化。當負荷當負荷氣缸的（溫度氣缸的（溫度+壓力）壓力） 爆燃的傾向爆燃的傾向 。 點5、大氣狀況、大氣狀況l 大氣壓力低，氣缸充氣量減少，則混合氣變濃，大氣壓力低，氣缸充氣量減少，則混合氣變濃，另外，壓縮壓力低，著火延遲期長和火焰速度另外，壓縮壓力低，著火延遲期長和火焰速度慢，則經(jīng)濟性和動力性下降，但爆燃傾向減小。慢，則經(jīng)濟性和動力性下降，但爆燃傾向減小。l 大氣溫度高，同樣氣缸充氣量下降，經(jīng)濟性、大氣溫度高，同樣氣缸充氣量下降，經(jīng)濟性、動力性變差，而且容易發(fā)生爆燃和氣阻。氣阻動力性變差，而且容易發(fā)生爆燃和氣阻。氣阻是由于燃油蒸發(fā)而在供

29、油系中形成氣泡，減少是由于燃油蒸發(fā)而在供油系中形成氣泡，減少甚至中斷供油的現(xiàn)象。因此，在炎熱地區(qū)行車甚至中斷供油的現(xiàn)象。因此，在炎熱地區(qū)行車時，應(yīng)加強冷卻系散熱能力，用泵油量大的汽時，應(yīng)加強冷卻系散熱能力，用泵油量大的汽油泵。反之，在寒冷地區(qū)行車時，要加強進氣油泵。反之，在寒冷地區(qū)行車時，要加強進氣系統(tǒng)的預(yù)熱，增強火花能量等，以保證燃油霧系統(tǒng)的預(yù)熱，增強火花能量等，以保證燃油霧化、點火及起動?；?、點火及起動。6 6、冷卻水溫度、冷卻水溫度 冷卻水溫度應(yīng)控制在冷卻水溫度應(yīng)控制在80805范圍內(nèi)。水溫過高、范圍內(nèi)。水溫過高、過低均影響混合氣的燃燒和發(fā)動機的正常使用過低均影響混合氣的燃燒和發(fā)動機的正

30、常使用。 l冷卻水溫過高時，會使燃燒室壁及缸壁過熱爆燃及表冷卻水溫過高時，會使燃燒室壁及缸壁過熱爆燃及表面點火傾向增加。同時進入氣缸的混合氣溫度升高，面點火傾向增加。同時進入氣缸的混合氣溫度升高，密度下降，充量減小，使發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性下降。密度下降，充量減小，使發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性下降。l 冷卻水溫過低時，傳給冷卻水熱量增多，發(fā)動機熱冷卻水溫過低時，傳給冷卻水熱量增多，發(fā)動機熱效率降低，功率下降，耗油率增加；潤滑油粘度增大，效率降低，功率下降，耗油率增加；潤滑油粘度增大，流動性差，潤滑效果變差，摩擦損失及機件磨損加??；流動性差，潤滑效果變差，摩擦損失及機件磨損加?。蝗菀资谷細庵械乃岣退?/p>

31、氣結(jié)合成酸類物質(zhì)，使氣容易使燃氣中的酸根和水蒸氣結(jié)合成酸類物質(zhì)，使氣缸腐蝕磨損增加；燃燒不良易形成積炭；不完全燃燒缸腐蝕磨損增加；燃燒不良易形成積炭；不完全燃燒現(xiàn)象嚴重，使排污增多?，F(xiàn)象嚴重，使排污增多。7、燃燒室積炭、燃燒室積炭l積炭不易傳熱，溫度較高，在進氣、壓縮過程中不積炭不易傳熱，溫度較高，在進氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣，使溫度升高很快；積炭本身占有體斷加熱混合氣，使溫度升高很快；積炭本身占有體積，減小了燃燒室體積，因而提高了壓縮比，這些積，減小了燃燒室體積，因而提高了壓縮比，這些都促使爆燃傾向增加。積炭表面溫度很高，形成熾都促使爆燃傾向增加。積炭表面溫度很高，形成熾熱表面或熾熱點，

32、易引起表面點火。熱表面或熾熱點，易引起表面點火。 8、壓縮比、壓縮比l提高壓縮比，可提高壓縮行程終了混合氣的溫度和提高壓縮比，可提高壓縮行程終了混合氣的溫度和壓力，加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?，選擇合適的點火提前角，壓力，加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?，選擇合適的點火提前角，可使燃燒在更小的容積下進行，使燃燒終了的溫度、可使燃燒在更小的容積下進行，使燃燒終了的溫度、壓力高。且燃氣膨脹充分，熱效率提高，發(fā)動機功壓力高。且燃氣膨脹充分，熱效率提高，發(fā)動機功率、扭矩大，有效油率降低。率、扭矩大，有效油率降低。l提高壓縮比，會增加未燃混合氣自燃的傾向，容易提高壓縮比，會增加未燃混合氣自燃的傾向，容易產(chǎn)生爆燃。產(chǎn)生爆燃。l汽油機

33、混合氣形成的方式主要有兩類： （一）（一） 化油器式；（二）（二） 汽油噴射式。l但它們都屬于在氣缸外部形成混合氣，都是依靠控制節(jié)流閥開閉來調(diào)節(jié)混合氣數(shù)量的，即量調(diào)節(jié)。 阻風門怠速油針汽油噴射系統(tǒng)汽油噴射系統(tǒng)1.空氣系統(tǒng)：計量并控制燃燒所必要的空氣量。2.燃料系統(tǒng)；由電動汽油泵向各缸噴嘴及起動噴嘴壓送具有一定壓力的燃油。3.控制系統(tǒng)：根據(jù)信號決定合適的噴射時間并使噴嘴動作。三、兩種混合氣形成方式的比較三、兩種混合氣形成方式的比較 化油器供油系統(tǒng)的油量調(diào)節(jié)是以機械及負壓控制為化油器供油系統(tǒng)的油量調(diào)節(jié)是以機械及負壓控制為 特征。特征。 汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點：汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點：1）通電時間計算準確，

34、油量、空氣計量控制的精度）通電時間計算準確，油量、空氣計量控制的精度 高，修正因素多。高，修正因素多。2）燃油正壓噴射，霧化質(zhì)量好，改善了燃燒過程，經(jīng)）燃油正壓噴射，霧化質(zhì)量好，改善了燃燒過程，經(jīng) 濟性好。濟性好。3）改善瞬態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)反饋控制，整機加速性能）改善瞬態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)反饋控制，整機加速性能 及排放性能好。及排放性能好。4）采用多點順序噴射，使各缸分配均勻性，避免燃油）采用多點順序噴射，使各缸分配均勻性，避免燃油 在進氣管中沉積。在進氣管中沉積。5）取消了化油器喉管，提高了充氣效率，有利于改善）取消了化油器喉管，提高了充氣效率，有利于改善 整機動力性。整機動力性。 4-4燃燒室

35、燃燒室一、燃燒室設(shè)計要點一、燃燒室設(shè)計要點1、結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)構(gòu)緊湊 面容比（面容比（A/V）：燃燒室表面積與其容積之）：燃燒室表面積與其容積之比來表征。比來表征?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x小，不易爆燃，可提高壓縮比。火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x小，不易爆燃，可提高壓縮比。A/V值?。褐敌。?相對散熱損失小，熱效率高。相對散熱損失小，熱效率高。熄火面積小，熄火面積小，HC排量少。排量少。2、具有良好的充氣性能、具有良好的充氣性能 主要應(yīng)考慮進氣門、進氣造的布置。應(yīng)允許主要應(yīng)考慮進氣門、進氣造的布置。應(yīng)允許有較大的進氣門直徑或進氣流通面積，適于多氣有較大的進氣門直徑或進氣流通面積，適于多氣門布置。進氣流線短，轉(zhuǎn)彎少，使混合氣盡可

36、能門布置。進氣流線短，轉(zhuǎn)彎少，使混合氣盡可能平直、光順地流入燃燒室。平直、光順地流入燃燒室。3、火花塞位置、火花塞位置 掃除火花塞周圍殘余廢氣性要好，使點掃除火花塞周圍殘余廢氣性要好，使點燃性，低速穩(wěn)定性好，循環(huán)變動小。燃性，低速穩(wěn)定性好，循環(huán)變動小。 火花塞盡量布置在使末端混合氣受熱少火花塞盡量布置在使末端混合氣受熱少的位置，如排氣門附近。的位置，如排氣門附近。 應(yīng)使由火花塞傳播開的火焰面變化分配應(yīng)使由火花塞傳播開的火焰面變化分配 合理，確保運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。合理，確保運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x應(yīng)盡可能短?；鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x應(yīng)盡可能短。 4、燃燒室形狀合理分布、燃燒室形狀合理分布 燃燒持續(xù)期控制在燃燒持續(xù)期

37、控制在60oCA之內(nèi)；之內(nèi)； p/不致不致過高。過高。 5、組織適當?shù)奈闪鬟\動、組織適當?shù)奈闪鬟\動紊流運動：紊流運動：增大火焰?zhèn)鞑ニ俣?；增大火焰?zhèn)鞑ニ俣?；增大火焰速度后冷卻末端混合氣區(qū)；增大火焰速度后冷卻末端混合氣區(qū)；減少循環(huán)間的燃燒變動；減少循環(huán)間的燃燒變動；減小熄火厚度，降低減小熄火厚度，降低HC的排量；的排量；但、紊流過強會使熱損失增加，點火困難，壓力但、紊流過強會使熱損失增加，點火困難，壓力上升速度過大。上升速度過大。 何謂汽油機爆震？對發(fā)動機有何危害？何謂汽油機爆震？對發(fā)動機有何危害？在在P-圖上畫出汽油機正常燃燒，爆震燃燒和圖上畫出汽油機正常燃燒，爆震燃燒和 早燃的示功圖，并簡要說

38、明它們的區(qū)別？早燃的示功圖，并簡要說明它們的區(qū)別？ 用示功圖說明汽油機點火提前角過大、過小，用示功圖說明汽油機點火提前角過大、過小， 對燃燒過程和發(fā)動機性能的影響。對燃燒過程和發(fā)動機性能的影響。 何謂汽油機表面點火？與汽油機爆震有何不何謂汽油機表面點火？與汽油機爆震有何不 同？同？汽油機燃燒過程一般分為哪幾個階段？各階段的特點汽油機燃燒過程一般分為哪幾個階段？各階段的特點是什么？是什么？ 汽油機燃燒室組織適當?shù)奈闪鬟\動的作用有哪些？汽油機燃燒室組織適當?shù)奈闪鬟\動的作用有哪些？課外作業(yè)課外作業(yè)1.空氣系統(tǒng)：計量并控制燃燒所必要的空氣量。2.燃料系統(tǒng)；由電動汽油泵向各缸噴嘴及起動噴嘴壓送具有一定壓

39、力的燃油。3.控制系統(tǒng)：根據(jù)信號決定合適的噴射時間并使噴嘴動作?？諝獾牧髁坑赏ǖ乐械墓?jié)氣門來控制空氣的流量由通道中的節(jié)氣門來控制（節(jié)氣門由油門踏板操作）。踩下油（節(jié)氣門由油門踏板操作）。踩下油門踏板時，節(jié)氣門打開，進入的空氣門踏板時，節(jié)氣門打開，進入的空氣量多。怠速時，節(jié)氣門關(guān)閉，空氣由量多。怠速時，節(jié)氣門關(guān)閉，空氣由旁通道通過。旁通道通過。 1空氣供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng) 具體地說：具體地說： 當汽油機在各種轉(zhuǎn)速下以當汽油機在各種轉(zhuǎn)速下以全負荷全負荷運行，即節(jié)氣門運行，即節(jié)氣門全開時，應(yīng)向汽缸提供適當加濃的功率混合氣全開時，應(yīng)向汽缸提供適當加濃的功率混合氣A/F=1214（1）。 當汽油機按中等

40、負荷運行，即在節(jié)氣門部分開度當汽油機按中等負荷運行，即在節(jié)氣門部分開度時，應(yīng)有最好的經(jīng)濟性，適宜使用較稀的經(jīng)濟混合時，應(yīng)有最好的經(jīng)濟性，適宜使用較稀的經(jīng)濟混合氣。理想混合氣隨負荷增加而逐漸變稀，小負荷范氣。理想混合氣隨負荷增加而逐漸變稀，小負荷范圍內(nèi)變化較陡，隨負荷加大變化漸趨平緩，負荷超圍內(nèi)變化較陡，隨負荷加大變化漸趨平緩，負荷超過過50%以后，以后，A/F變化不大，這時，變化不大，這時，A/F=17左右左右（1） 。 當汽油機在怠速時，節(jié)氣門接近全閉，為了抵消當汽油機在怠速時，節(jié)氣門接近全閉，為了抵消廢氣對新鮮充量稀釋的影響，保證穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，需要廢氣對新鮮充量稀釋的影響，保證穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，需要提

41、供更濃的混合氣，提供更濃的混合氣，A/F=1012.4 （1） 。2、原理：一、化油器式混合氣的形成一、化油器式混合氣的形成1、理想空燃比特性、理想空燃比特性 在進行供油系與汽油機配合試驗時，需要有一個在進行供油系與汽油機配合試驗時，需要有一個可供調(diào)試的依據(jù)，即所謂理想空燃比特性。這種理想可供調(diào)試的依據(jù)，即所謂理想空燃比特性。這種理想空燃比特性就是在滿足最佳性能要求的情況下，混合空燃比特性就是在滿足最佳性能要求的情況下，混合氣成分隨負荷（或充氣流量）的變化關(guān)系。氣成分隨負荷（或充氣流量）的變化關(guān)系。2、匹配試驗匹配試驗 燃料調(diào)整特性：在節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速一定、燃料調(diào)整特性：在節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速一定

42、、最佳點火提前角下，發(fā)動機功率和燃油消耗率隨燃最佳點火提前角下，發(fā)動機功率和燃油消耗率隨燃料消耗量（或過量空氣系數(shù)料消耗量（或過量空氣系數(shù)）而變化的曲線。）而變化的曲線。圖圖448為在某一轉(zhuǎn)速下的燃料調(diào)整特性曲線。為在某一轉(zhuǎn)速下的燃料調(diào)整特性曲線。 BBeebebe 圖圖a表示在節(jié)氣門全開時的調(diào)整特性，表示在節(jié)氣門全開時的調(diào)整特性，A點表示點表示在該轉(zhuǎn)速下的最大功率，相應(yīng)的混合氣成分叫做功在該轉(zhuǎn)速下的最大功率，相應(yīng)的混合氣成分叫做功率混合氣。率混合氣。B點對應(yīng)的是經(jīng)濟混合氣。最佳調(diào)整時，點對應(yīng)的是經(jīng)濟混合氣。最佳調(diào)整時，并不一定在并不一定在A點，而選在最大功率（點，而選在最大功率（A點）和最低

43、油點）和最低油耗（耗（B點）之間。這是考慮到在大批量生產(chǎn)中性能點）之間。這是考慮到在大批量生產(chǎn)中性能的波動與大氣條件的影響，應(yīng)具備必要的裕度。此的波動與大氣條件的影響，應(yīng)具備必要的裕度。此外。用途不同，考慮的裕度也不一樣。外。用途不同，考慮的裕度也不一樣。ebeB 圖圖b為節(jié)氣門部分開度時的調(diào)整特性。通?？梢詾楣?jié)氣門部分開度時的調(diào)整特性。通?？梢赞D(zhuǎn)變成該轉(zhuǎn)速、某一開度下的鉤形曲線，作不同開轉(zhuǎn)變成該轉(zhuǎn)速、某一開度下的鉤形曲線，作不同開度的鉤形曲線的包絡(luò)線，即為該轉(zhuǎn)速下的理想負荷度的鉤形曲線的包絡(luò)線，即為該轉(zhuǎn)速下的理想負荷特性。有了在該轉(zhuǎn)速下的理想負荷特性，便可以選特性。有了在該轉(zhuǎn)速下的理想負荷特

44、性，便可以選擇若干組主量孔、空氣量孔及噴嘴的開關(guān)時間擇若干組主量孔、空氣量孔及噴嘴的開關(guān)時間 。 eBbe二、汽油噴射式混合氣的形成（一）系統(tǒng)簡介 電控汽油噴射系統(tǒng)（Electronic Fuel Injection）是汽油機綜合控制中最主要、最基本的部分。系統(tǒng)的基本構(gòu)成見圖4-35。 2汽油供給系統(tǒng)汽油供給系統(tǒng) 汽油由汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)過汽汽油由汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)過汽油過濾器，除去雜質(zhì)及水分后，再送至汽油過濾器，除去雜質(zhì)及水分后，再送至汽油脈動減振器。這樣具有一定壓力的汽油油脈動減振器。這樣具有一定壓力的汽油流至供油總管，再經(jīng)各供油歧管送至各缸流至供油總管，再經(jīng)各供油歧管送至各缸噴油

45、器。噴油器。 電子控制系電子控制系統(tǒng)的功用是根據(jù)統(tǒng)的功用是根據(jù)各種傳感器的信各種傳感器的信號，由計算機進號，由計算機進行綜合分析和外行綜合分析和外理，通過執(zhí)行裝理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，置控制噴油量等，使發(fā)動機具有最使發(fā)動機具有最佳性能。佳性能。 l1、浴盆形燃燒室、浴盆形燃燒室l燃燒室形狀像一個橢燃燒室形狀像一個橢圓形浴盆，高度一致，圓形浴盆，高度一致，寬度允許略超出氣缸寬度允許略超出氣缸范圍，以加大氣門直范圍，以加大氣門直徑。要求氣門頭部外徑。要求氣門頭部外徑與燃燒室壁面之間徑與燃燒室壁面之間保持保持68mm的距離，的距離，避免壁面對氣流的遮避免壁面對氣流的遮蔽作用，故氣門大小蔽作用，故氣門大小受到限制。有一定的受到限制。有一定的擠氣面積。擠氣面積。 l優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：lAV較大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較長；故壓較大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較長；故壓縮比一般不高，燃燒時間拖長，壓力升縮比一般不高，燃燒時間拖長，壓力升高率小，動