第4章汽油機(jī)混合

第四章汽油機(jī)混合氣的

形成和燃燒第一節(jié)汽油機(jī)燃燒過程第二節(jié)汽油機(jī)混合氣的形成第三節(jié)燃燒室第一節(jié)汽油機(jī)燃燒過程1.燃燒過程的重要性

燃料燃燒完全的程度，直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出的廢氣的成分，而燃燒時(shí)機(jī)又關(guān)系到熱量的利用程度。所以燃燒過程是影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣污染的主要過程，同時(shí)與噪聲、振動(dòng)、啟動(dòng)性能和使用壽命也有重大關(guān)系。2.對燃燒過程的要求1）、燃燒完全

決定了熱量產(chǎn)生的多少。燃燒完全—放熱量↑—經(jīng)濟(jì)性、排放性↑2）、燃燒迅速、及時(shí)

決定了熱量的利用程度。速度快、及時(shí)（上止點(diǎn)附近）—熱量能最大限度地用來做膨脹功、爆發(fā)力大—?jiǎng)恿π浴?、?jīng)濟(jì)性↑3）、壓力升高率合適

關(guān)系到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、噪聲、使用壽命。

3.燃燒過程的研究方法

高速攝影法、示功圖法汽油機(jī)使用的是汽油，汽油具有易揮發(fā)、易點(diǎn)燃、不易自燃的理化性質(zhì)，因而1、外部形成混合氣混合氣在較低溫度下、較充裕時(shí)間內(nèi)形成——預(yù)混時(shí)間長，混合均勻、燃燒較完全；2、外源點(diǎn)火火花塞放電點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)間、地點(diǎn)、能量可控，較固定；3、傳播式燃燒燃燒速度和放熱速率取決于火焰?zhèn)鞑ニ俣绕蜋C(jī)燃燒過程的特點(diǎn)與柴油機(jī)對比分析汽油機(jī)燃燒過程分類正常燃燒（實(shí)際所追求）

不規(guī)則燃燒

不正常燃燒各缸之間的燃燒差異循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)爆震燃燒表面點(diǎn)火一、正常燃燒過程定義：唯一地由火花點(diǎn)火開始，且火焰前鋒以特定的正常速度傳遍整個(gè)燃燒室的過程。發(fā)動(dòng)機(jī)正常燃燒時(shí)，燃燒平穩(wěn)若燃燒速度過快，則可能導(dǎo)致壓力升高率過大，噪聲、振動(dòng)大，工作粗暴。1、燃燒過程分期示功圖上的關(guān)鍵點(diǎn)：1、火花塞跳火2、缸內(nèi)壓力線偏離純壓縮線的始點(diǎn)3、缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)1、燃燒過程分期Ⅰ著火延遲期（滯燃期）1~2段從電火花跳火（點(diǎn)1）至明顯火焰核心形成（點(diǎn)2，氣缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)）止。由于汽油機(jī)壓縮比低且汽油的熱穩(wěn)定性高，混合氣難以自燃，得依靠高能量的電火花點(diǎn)燃火花塞電極間隙的混合氣。燃燒的準(zhǔn)備階段，主要進(jìn)行熱量的積累，缸內(nèi)的壓力線與純壓縮線基本重合。當(dāng)反應(yīng)的混合氣的溫度升高到一定程度后，形成發(fā)火區(qū)，即火焰中心。

著火延遲期τi(φi):

點(diǎn)1至點(diǎn)2之間的時(shí)間（曲軸轉(zhuǎn)角）。τi與燃料性質(zhì)、混合氣濃度（=0.8~0.9時(shí)最短）、壓縮終了缸內(nèi)的溫度和壓力、火花能量、殘余廢氣系數(shù)、火焰?zhèn)鞑ニ俣燃案變?nèi)混合氣的運(yùn)動(dòng)等因素有關(guān)。由于著火延遲期的存在，為了使混合氣在上止點(diǎn)附近燃燒，則需要在上止點(diǎn)之前點(diǎn)火。點(diǎn)火提前角θ：從火花塞跳火到上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角(20—35oCA)

。應(yīng)力求縮短著火延遲期（滯燃期）并保持穩(wěn)定。Ⅱ明顯燃燒期（急燃期、火焰?zhèn)鞑r(shí)期）2~3段從形成火焰核心形成的2點(diǎn)到火焰?zhèn)鞑ブ琳麄€(gè)燃燒室的3點(diǎn)（壓力達(dá)到最大）止。此時(shí)活塞靠近上止點(diǎn)，燃燒接近于定容燃燒。絕大部分燃料（80%-90%）在這一階段燃燒，氣缸壓力、溫度迅速上升。最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12-15°曲軸轉(zhuǎn)角，最大壓力與最大溫度點(diǎn)重合壓力升高率

表征壓力變化的急劇程度此階段是汽油機(jī)燃燒過程的主要階段，關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。此階段越短，越靠近上止點(diǎn)，熱效率越高，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性越好。但可能導(dǎo)致壓力升高率過高，噪聲、振動(dòng)大，工作粗暴。Ⅲ后燃期（補(bǔ)燃期）3點(diǎn)以后指明顯燃燒期以后在膨脹過程中的燃燒，主要由火焰前鋒面過后，后面未及燃燒的燃料（燃燒室邊緣和縫隙）再燃燒，以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（H2、O2、CO等）重新氧化。在膨脹中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，熱能不能充分利用，使ηi↓，Pe↓，ge↑，且排氣溫度↑，散熱量↑。過長回造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，排氣管“放炮”。希望后燃期盡可能短，后燃放熱量盡可能少。從最高壓力點(diǎn)到燃燒結(jié)束。

在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心出現(xiàn)后，與其臨近的一薄層混合氣首先燃燒即形成極薄的火焰層，稱為火焰前鋒?；鹧媲颁h從火焰中心開始層層向四周未燃混合氣傳播，直到掃過整個(gè)燃燒室。ρT

——未燃混合氣密度AT

——火焰前鋒面積UT

——火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

單位時(shí)間內(nèi)火焰前鋒面相對未燃混合氣向前推進(jìn)的距離，用UT表示，單位為[m/s]。燃燒速度Um

——單位時(shí)間內(nèi)燃燒的混合氣的質(zhì)量，用Um表示，單位為[kg/s]?？刂迫紵俣染湍芸刂泼黠@燃燒期的長短及其相對曲軸轉(zhuǎn)角的位置?，F(xiàn)代汽油機(jī)，轉(zhuǎn)速高，燃燒時(shí)間短，需要足夠快的燃燒速度，并希望其合理變化。2、燃燒速度影響燃燒速度的因素是決定急燃期長短的主要因素。影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩兀喝紵覂?nèi)氣體的紊流強(qiáng)度混合氣成分α=0.85—0.95（功率混合氣）c.混合氣初始溫度

⑴火焰?zhèn)鞑ニ俣萓T紊流強(qiáng)度增大，火焰速度增加?；旌蠚獬煞枝?0.85—0.95時(shí)，火焰速度最大，燃燒速度最快，功率也最大（功率混合氣）α=1.03—1.1時(shí)，火焰速度降低不多，氧氣足夠，燃燒完全，（經(jīng)濟(jì)混合氣）α

繼續(xù)增大，火焰速度下降，燃燒過程加長，熱效率和功率均降低。α

>1.3—1.4時(shí)，過稀，火焰難以傳播，汽油機(jī)不能工作（火焰?zhèn)鞑ハ孪蓿│?/p>

<0.4—0.5時(shí)，過濃缺氧，火焰難以傳播，汽油機(jī)不能工作（火焰?zhèn)鞑ド舷蓿┢蜋C(jī)的α在0.6-1.2范圍混合氣初始溫度升高，火焰速度增加⑵未燃混合氣的密度ρTAT與燃燒室的幾何形狀及火花塞位置有關(guān)。通過改變不同時(shí)期的AT，可調(diào)整燃燒速度及最大壓力升高率的位置，從而改變示功圖上壓力曲線的形狀。增大混合氣密度，可以增大燃燒速度↑ε、↑ps、↑增壓——ρT↑——dm/dt↑⑶火焰前鋒面積AT3、不規(guī)則燃燒

汽油機(jī)不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，各循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)和各缸之間的燃燒差異。⑴各循環(huán)間的燃燒變動(dòng)指汽油機(jī)各個(gè)循環(huán)的示功圖不相同，作不規(guī)則變動(dòng)。危害：經(jīng)濟(jì)性↓、動(dòng)力性↓、不正常燃燒↑、工作粗暴性↑、整機(jī)性能↓產(chǎn)生的主要原因：各循環(huán)著火延遲期有變動(dòng)（長短不同）?；鸹ㄈ浇旌蠚獾幕旌蠚獗群蜌怏w紊流性質(zhì)、程度在個(gè)循環(huán)均有變動(dòng)，致使火焰中心形成時(shí)間的不同。影響因素：電極周圍混合氣濃度（0.85-0.95時(shí)循環(huán)變動(dòng)最?。?、殘余廢氣系數(shù)（低負(fù)荷時(shí)殘余廢氣量大，變動(dòng)明顯）、氣體紊流程度（加強(qiáng)紊流，變動(dòng)減小。因此，轉(zhuǎn)速提高，變動(dòng)減小）、點(diǎn)火能量、時(shí)刻、位置等。α≠0.85~0.95、低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速→變動(dòng)↑⑵各缸間的燃燒差異產(chǎn)生的主要原因：各缸燃料分配不均勻、各缸進(jìn)氣量、進(jìn)氣速度以及氣流的紊流狀況不完全一致。危害：各缸混合氣成分不同，使得各缸不可能在最佳調(diào)整狀況下工作（不可能都處于經(jīng)濟(jì)混合氣或功率混合氣濃度），從而整個(gè)汽油機(jī)功率下降，油耗上升，排放惡化。影響因素：化油器和進(jìn)氣管（主要）。采用汽油噴射技術(shù)，各缸進(jìn)氣門前裝一個(gè)噴油器，使各缸供油量一致，發(fā)動(dòng)機(jī)性能得到改善。二、不正常燃燒（一）爆燃1、現(xiàn)象氣缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱為敲缸。輕微敲缸時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率上升，油耗下降，但嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生冷卻水過熱，功率下降，油耗上升，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加劇，排放污染增加（主要是排氣冒黑煙）。

2、爆燃產(chǎn)生的原因正常燃燒：有明顯的火焰前鋒，且逐層向外傳播，直至燃燒完畢。

爆燃：火焰前鋒未到，未燃混合氣的溫度達(dá)到其自燃溫度而著火燃燒，形成新的火焰中心，產(chǎn)生新的火焰?zhèn)鞑?。終燃（末端）混合氣在火焰前鋒到達(dá)以前自燃著火。終燃（末端）混合氣的自燃。爆燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋狠p微爆燃時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃s為100m/s~300m/s，強(qiáng)烈爆燃時(shí)可高達(dá)800m/s~1000m/s。使未燃混合氣瞬時(shí)燃燒完畢，局部壓力、溫度很高，形成強(qiáng)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。特點(diǎn)：最大壓力附近的鋸齒形波說明缸內(nèi)產(chǎn)生沖擊波；最大壓力>正常時(shí)的最大壓力，但壓力下降很快；局部溫度很高(>4000℃）。3、爆燃示功圖

正常燃燒的火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?0~80m/s，無壓力波。4、危害1）．機(jī)件過載（沖擊波使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸等機(jī)件的機(jī)械負(fù)荷增加）2）．機(jī)件燒損（強(qiáng)烈爆燃時(shí)的沖擊波會破壞氣體附面層，使機(jī)件直接與高溫燃?xì)饨佑|。而嚴(yán)重爆燃時(shí)，局部燃?xì)鉁囟瓤筛哌_(dá)4000℃以上，這樣會使活塞頭部和氣門等機(jī)件燒損。同時(shí)熱量傳給冷卻水引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。）汽油機(jī)燃燒終了時(shí)的溫度可達(dá)到2000℃~2500℃,而活塞頂、燃燒室壁及缸壁的溫度僅為200℃~300℃，除了冷卻水的作用外，能夠維持如此低溫度的原因，還包括在這些壁面上形成了氣體的附面層，它起到隔熱的作用。3）．性能指標(biāo)下降

嚴(yán)重爆燃時(shí)的局部高溫及強(qiáng)烈的壓力沖擊波，破壞了附面層，氣體向缸壁的傳熱量大大增加，使熱效率下降，功率降低，耗油率增加。4）．發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加劇

由于傳熱損失增加，使冷卻水和潤滑油溫度增加，使?jié)櫥蜐櫥Ч儾?，零件磨損加劇。實(shí)驗(yàn)表明，嚴(yán)重爆燃時(shí)磨損比正常燃燒時(shí)大27倍。

5）．排氣冒黑煙，補(bǔ)燃增加，排氣溫度增加爆燃時(shí)局部高溫引起熱分解現(xiàn)象嚴(yán)重，使燃燒產(chǎn)物分解為CH、H2、O2、NO及游離碳的現(xiàn)象增多，排氣冒煙嚴(yán)重。CH、H2、O2等在膨脹過程中重新燃燒又使補(bǔ)燃增加，排氣溫度增高。爆燃產(chǎn)生的炭粒形成積炭，破壞活塞環(huán)、火花塞、氣門等零件的正常工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性下降。

6）．輕微爆燃有利（接近等容燃燒，熱效率提高。）為便于分析，對發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆燃的條件作如下簡化：在火花放電以后，火焰并始傳播，同時(shí)終燃混合氣進(jìn)行焰前反應(yīng)，為著火作準(zhǔn)備。由火焰中心形成至正?；鹧?zhèn)鞑サ浇K燃混合氣為止所需的時(shí)間為t1由火焰中心形成至終燃混合氣自燃所需的時(shí)間為t2當(dāng)t1＜t2時(shí)，就不發(fā)生爆燃；當(dāng)t1＞t2時(shí)，則發(fā)生爆燃。因此，凡是t1減小、t2增加的因素均可減少爆燃傾向；反之，均使爆燃傾向增加。例如：缸徑D↑t1↑爆燃傾向加劇壓縮比↑t2↓爆燃傾向加劇有燃料因素、使用因素、結(jié)構(gòu)因素等。5、爆燃的影響因素1）燃料因素辛烷值越高，抗爆性越好。2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素運(yùn)轉(zhuǎn)因素點(diǎn)火提前角轉(zhuǎn)速負(fù)荷混和氣濃度燃燒室沉積物2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角推遲急燃期后移→PZ,TZ↓→t2↑→爆燃↓2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素轉(zhuǎn)速的影響：轉(zhuǎn)速↑Un↑→t1↓爆燃↓湍流↑→阻力↑→PZ↓→t2↑負(fù)荷的影響：負(fù)荷↓（轉(zhuǎn)速一定而節(jié)氣門關(guān)?。堄鄰U氣系數(shù)增大，氣缸壁相對傳熱損失增加。PZ↓t2↑爆燃↓2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素混合氣濃度的影響：α值的改變將引起火焰?zhèn)鞑ニ俣?、火焰與氣缸壁的溫度與終燃混合氣滯燃期的改變。α

＝0.8~0.9時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸罡?，t1最小，但此時(shí)終燃混合氣的滯燃期t2也最小。試驗(yàn)表明，后者起主要作用，因而在

α

＝0.8~0.9時(shí)爆燃傾間最大，過濃或過稀的混合氣有助于減小爆燃。2）運(yùn)轉(zhuǎn)因素燃燒室沉積物的影響:在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，燃燒室內(nèi)壁產(chǎn)生一層沉積物，通常稱之為積碳。由于燃燒室中形成沉積物，造成如下現(xiàn)象：沉積物溫度較高，在進(jìn)氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣。沉積物是熱的不良導(dǎo)體，溫度高沉積物本身占有—定的體積，提高了壓縮比爆燃↑結(jié)構(gòu)因素氣缸直徑火花塞位置氣缸蓋和活塞材料燃燒室結(jié)構(gòu)3）結(jié)構(gòu)因素3）結(jié)構(gòu)因素氣缸直徑氣缸直徑大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，使t1大，同時(shí)由于燃燒室冷卻面積與容積之比減小，使t2小，因而爆燃傾向增大?；鸹ㄈ恢没鸹ㄈ恢糜绊懟鹧?zhèn)鞑ゾ嚯x，也影響終燃混合氣在氣缸內(nèi)所處部位上的變動(dòng)，從而影響終燃混合氣的溫度。例如，火花塞靠近排氣門最不容易引起爆燃。但火花塞離進(jìn)氣門過遠(yuǎn)，火花塞間隙中的廢氣不易清除，常常影響到發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷時(shí)工作的穩(wěn)定性。3）結(jié)構(gòu)因素燃燒室結(jié)構(gòu):這是影響爆燃最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。燃燒室形狀影響到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x、湍流強(qiáng)度、向冷卻水的散熱量以及終燃混合氣的數(shù)量和溫度。凡是火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、湍流強(qiáng)度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣雀叩娜紵医Y(jié)構(gòu)，均有助于減小爆燃傾向。氣缸蓋與活塞的材料:鋁合金比鑄鐵導(dǎo)熱性好，氣缸蓋和活塞采用鋁合金材料，可使燃燒室表面溫度降低，熱負(fù)荷明顯減小，減小了爆燃傾向。（二）表面點(diǎn)火1、現(xiàn)象因燃燒室內(nèi)的一些熾熱表面的高溫引燃可燃混合氣而產(chǎn)生的燃燒。早燃：熾熱表面溫度較高，在點(diǎn)火前，點(diǎn)燃混合氣。由于點(diǎn)火區(qū)域較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，缸?nèi)壓力和壓力升高率較大，發(fā)動(dòng)機(jī)容易過熱。后火：點(diǎn)火后，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，熾熱表面在火焰達(dá)到前點(diǎn)燃混合氣，其火焰以正常速度想未燃?xì)怏w推進(jìn)。（斷火后發(fā)動(dòng)機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)）。2、危害⑴早燃使燃燒室p↑、T↑—τi↓—壓力升高率↑、最大壓力↑—爆燃↑⑵噪聲聲音沉悶⑶壓縮負(fù)功↑、功率↓、活塞等零件過熱3、影響因素↓ε、↓ps、↓Ts、↓n、α≠0.85~0.95、↑濕度、清除積碳、↑點(diǎn)火能量——↓表面點(diǎn)火爆燃與表面點(diǎn)火的主要區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：爆燃——終燃混合氣的自燃；點(diǎn)火后產(chǎn)生；有壓力沖擊波；敲擊聲較清脆。表面點(diǎn)火——熾熱物點(diǎn)燃混合氣；點(diǎn)火前后均可產(chǎn)生；無壓力沖擊波；敲擊聲較沉悶。聯(lián)系：爆燃促成熾熱點(diǎn)形成，導(dǎo)致表面點(diǎn)火。早燃時(shí)壓力升高率↑、最大壓力↑，促使爆燃發(fā)生。三、使用因素對燃燒過程的影響1、混合氣濃度α⑴α對τi的影響α=0.85~0.95時(shí)，τi最短。易爆燃。因此，為減輕爆燃，α≠（﹥或﹤）0.85~0.95。但由此使τi↑→∴θ↑。⑵α對UT的影響α=0.85~0.95（功率混合比）UT達(dá)最大，pz、Tz、壓力升高率、功率均達(dá)最大；但爆燃傾向加大。α=1.03~1.10（經(jīng)濟(jì)混合比）燃燒完全，油耗最低，熱效率最高。燃料調(diào)整特性（混合氣質(zhì)量調(diào)整特性）在一定節(jié)氣門開度和一定轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe和燃油消耗率be隨燃油消耗量B（或過量空氣系數(shù)α）而變化的關(guān)系，稱為燃料調(diào)整特性（或混合氣質(zhì)量調(diào)整特性）。見教材P77在節(jié)氣門全開時(shí)的調(diào)整特性曲線上，最大功率對應(yīng)的混合比叫做功率混合比，燃油消耗率最低時(shí)對應(yīng)的混合比叫做經(jīng)濟(jì)混合比。2、點(diǎn)火提前角θ⑴θ對燃燒過程的影響θ太大—dp/dφ↑、pmax↑—機(jī)械負(fù)荷↑、壓縮負(fù)功↑、有效功率↓

θ太大—Tmax↑、pmax↑

—爆燃↑θ太小—Tmax↓

、pmax↓—τi↑—補(bǔ)燃↑、膨脹功↓、熱效率↓

θ太小——散熱損失↑、Tr

↑點(diǎn)火提前角對汽油機(jī)示功圖的影響對于每一工況，都存在一最佳θ，使功率最大、油耗最低。最佳點(diǎn)火提前角由點(diǎn)火提前角調(diào)整特性得到。點(diǎn)火提前角為最佳值時(shí)，壓力升高率不是過高，最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)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(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性最好。⑵點(diǎn)火提前角調(diào)整特性保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速及混合氣濃度一定時(shí)，功率和燃油消耗率隨點(diǎn)火提前角而變化的關(guān)系，稱為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性。點(diǎn)火特性是設(shè)計(jì)點(diǎn)火自動(dòng)提前裝置的依據(jù)。3、轉(zhuǎn)速⑴n↑—紊流強(qiáng)度↑、UT↑；散熱↓、Tc↑—τi↓∵φi

=6nτi（以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的著火延遲期增加）

∴n↑—φi↑—θ↑措施：汽油機(jī)裝有離心提前調(diào)節(jié)裝置，使得在轉(zhuǎn)速增加時(shí)，自動(dòng)增大點(diǎn)火提前角，以保證燃燒過程在上止點(diǎn)附近完成。⑵n↑——UT↑——爆燃↓∴用提高轉(zhuǎn)速的方法可以減輕爆燃。4、負(fù)荷⑴負(fù)荷↓—（γ↑，T壁↓）—τi↑，燃燒速度變慢—θ↑措施：真空式分電器（靠真空提前點(diǎn)火裝置來調(diào)節(jié)）⑵負(fù)荷↓—新鮮充量↓—γ↑—燃燒最高壓力和溫度↓—爆燃↓∴用減小負(fù)荷的方法可以減輕爆燃。5、大氣狀況

冷卻水溫度

冷卻水溫度應(yīng)控制在80℃~90℃（進(jìn)口車90℃~100℃）范圍內(nèi)。水溫過高、過低均影響混合氣的燃燒和發(fā)動(dòng)機(jī)的正常使用，

冷卻水溫過高時(shí)，會使燃燒室壁及缸壁過熱爆燃及表面點(diǎn)火傾向增加。同時(shí)進(jìn)入氣缸的混合氣溫度升高，密度下降，充量減小，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降。

冷卻水溫過低時(shí)，傳給冷卻水熱量增多，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率降低，功率下降，耗油率增加；潤滑油粘度增大，流動(dòng)性差，潤滑效果變差，摩擦損失及機(jī)件磨損加?。蝗菀资谷?xì)庵械乃岣退魵饨Y(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；不完全燃燒現(xiàn)象嚴(yán)重，使排污增多。

6、其他因素

燃燒室積炭

積炭不易傳熱，溫度較高，在進(jìn)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，形成熾熱表面或熾熱點(diǎn)，易引起表面點(diǎn)火。壓縮比

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(diǎn)火提前角，可使燃燒在更小的容積下進(jìn)行，使燃燒終了的溫度、壓力高。且燃?xì)馀蛎洺浞?，熱效率提高，發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩大，有效油率降低。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。氣缸直徑氣缸直徑增大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，所以沒有很大缸徑的汽油機(jī)。氣缸蓋和活塞材料

鋁合金比鑄鐵導(dǎo)熱性好，氣缸蓋和活塞采用鋁合金材料，可使燃燒室表面溫度降低，熱負(fù)荷明顯減小，減小了爆燃傾向。

第二節(jié)汽油機(jī)混合氣的形成一、汽油機(jī)混合氣的形成方式一般汽油機(jī)是在氣缸的進(jìn)氣管內(nèi)，利用噴嘴或化油器使空氣和燃油混合，進(jìn)入氣缸后，到壓縮行程終了時(shí)已大致形成均質(zhì)混合氣，并以電火花點(diǎn)火燃燒。1、化油器式混合氣的形成化油器串接在空氣濾清器和進(jìn)氣管之間。當(dāng)進(jìn)氣過程進(jìn)行時(shí)，空氣流過化油器喉管，氣流被加速，在喉口處產(chǎn)生真空度（負(fù)壓）。燃油在喉管與浮子室油面壓差作用下經(jīng)主量孔從噴管噴出。噴出的燃油經(jīng)霧化、吸熱、蒸發(fā)，逐漸與空氣混合形成均勻的可燃混合氣?；推魇桨l(fā)動(dòng)機(jī)的不足之處:部分負(fù)荷時(shí)節(jié)流損失大不可能在各種工況下均提供最佳混合比對大氣條件和環(huán)境適應(yīng)性差僅提供均質(zhì)混合氣各缸混合氣分配不均勻2、汽油噴射式混合氣的形成汽油噴射方式形成混合氣時(shí)，是以直接或間接的方法測量汽油吸入的空氣量，再根據(jù)空氣量及該工況所混合氣成分確定燃油量，經(jīng)噴油器將一定壓力和數(shù)量的汽油噴入進(jìn)氣道或進(jìn)氣管，也有少數(shù)機(jī)型向氣缸內(nèi)直接噴射。二、兩種方式的比較與化油器式汽油機(jī)相比，汽油噴射式汽油機(jī)具有的特點(diǎn)：1、具有較高的平均有效壓力。無喉管，阻力??；不需加熱蒸發(fā)，充氣效率高。2、具有較高的熱效率。壓縮溫度低，可提高壓縮比；易于實(shí)現(xiàn)分層燃燒。3、減少排氣污染和節(jié)省燃油。多點(diǎn)噴射能保證各氣缸混合氣的分配比較均勻。分層燃燒混合氣較稀。4、無氣阻問題，有良好的霧化特性。采用正壓力輸送和噴射燃油，無氣阻，霧化好，有利于提高經(jīng)濟(jì)性和起動(dòng)性。5、能實(shí)現(xiàn)供油的高精度控制和調(diào)節(jié)，改善加速減速等性能。由于用ECU控制，瞬態(tài)響應(yīng)性好。6、混合氣成分與三效催化轉(zhuǎn)換器配合，能有效降低排氣中的有害氣體。7、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修技術(shù)要求高。燃燒室設(shè)計(jì)原則

汽油機(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放特性有很大影響，為此，燃燒室的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。

一、應(yīng)具有良好的抗爆性

第三節(jié)燃燒室⑴使燃燒室結(jié)構(gòu)盡量緊湊用A/V（面容比）和S（火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x）衡量緊湊性。A/V和S越小越緊湊。S↓——終燃?xì)馊紵目臁純A向↓A/V↓——熱損失↓——ηt↑⑵燃燒室內(nèi)混合氣要有適當(dāng)?shù)臏u流運(yùn)動(dòng)目的：UT↑、火焰?zhèn)鞑ニ俣取純A向↓、經(jīng)濟(jì)性↑措施：進(jìn)氣渦流、擠氣渦流⑶降低末端可燃?xì)獾臏囟饶康模骸純A向措施：適當(dāng)冷卻末端可燃?xì)?/p>

燃燒室的容積分布情況反映了混合氣體的分布情況。與火花塞位置相配合，決定了燃燒的放熱規(guī)律、壓力上升速度及工作穩(wěn)定性等，用不同形狀的燃燒室試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。

放熱規(guī)律:燃油燃燒時(shí)的放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律。

適宜的放熱規(guī)律能夠使燃油釋放的熱量充分利用,發(fā)動(dòng)機(jī)工作柔和，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

燃燒初期壓力升高率小，工作柔和；燃燒中期急劇放熱，循環(huán)功大；燃燒后期補(bǔ)燃少，ηi↑二、容積分布要合理----要有適宜的放熱規(guī)律三、火花塞位置適當(dāng)

∵火花塞的位置關(guān)系到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度的變化率∴在安排火花塞位置時(shí)應(yīng)考慮：

a）應(yīng)使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，布置在燃燒室中央。

b）末端氣體受熱減少，布置在排氣門附近。

c）減少各循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)，保證暖機(jī)和低速穩(wěn)定性好，如火花塞布置在進(jìn)、排氣門之間，便于利用新鮮混合氣掃除火花塞周圍的殘余廢氣，使混合氣易于點(diǎn)燃，同時(shí)應(yīng)控制氣流的強(qiáng)度，避免吹散火花。

d）確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，火花塞的位置應(yīng)能使從火花塞傳播開的火焰面逐漸擴(kuò)大。四、具有高的充氣效率燃燒室的結(jié)構(gòu)要有利于合理安排進(jìn)、排氣門頭部直徑和進(jìn)氣道的形狀→↑ηv、↓進(jìn)、排氣阻力、↓耗功燃燒室結(jié)構(gòu)舉例1、浴盆型燃燒室1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：浴盆形狀，深度淺、長度大，A/V大。火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，燃燒速度慢。具有擠氣面積，但擠流效果差?；鸹ㄈ贾迷谥虚g偏排氣門位置。2）性能特點(diǎn)：⊿p/⊿φ↓、工作柔和；動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性↓；HC↑、NO↓。2、楔形燃燒室1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室較緊湊，S較短；有一定（30%）擠氣面積；末端混合氣冷卻，抗爆性強(qiáng)，ε↑；氣門斜置，進(jìn)、排氣道轉(zhuǎn)彎少，流動(dòng)阻力小，充氣效率高；燃燒室主要空間在火花塞周圍，燃燒速度高。2）性能特點(diǎn)：動(dòng)力性↑、經(jīng)濟(jì)性↑，但噪聲↑、工作較粗暴、排放性↓3、半球形燃燒室1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，A/V↓，S↓、燃燒速度↑；氣門斜置，d↑;進(jìn)、排氣道轉(zhuǎn)彎少，流動(dòng)阻力小，充氣效率高。沒有擠氣面，紊流弱。2）性能特點(diǎn)：動(dòng)力性↑、經(jīng)濟(jì)性↑；HC↓；高速性好；工作粗暴；低速大負(fù)荷易爆燃；低速低負(fù)荷穩(wěn)定性↓。4、碗形燃燒室

例：里卡多HRCC燃燒室（高壓縮比緊湊型燃燒室）1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室深度↑，長度↓（緊湊性↑）；S↓；擠氣面積↑（紊流強(qiáng)度↑），燃燒速度↑；d進(jìn)↑，ηv↑；——↑ε、↑α（組織稀燃）。2）性能特點(diǎn)：爆燃↓；經(jīng)濟(jì)性↑；HC和NO排放↓。5、分層燃燒系統(tǒng)⑴分層燃燒概念的提出普通汽油機(jī)采用的勻質(zhì)混合氣的可燃界限為α=0.6~1.2（A/F=9~18)。由于混合氣較濃，帶來的易爆燃、經(jīng)濟(jì)性差和排污大等固有缺點(diǎn)普通汽油機(jī)難以克服?？紤]到著火后火焰可以在A/F=60之內(nèi)的稀混合氣中傳播，利用此特點(diǎn)研究分層燃燒系統(tǒng)。目的是解決普通汽油機(jī)不能傳播與燃燒稀混合氣的問題。分層燃燒系統(tǒng)能使進(jìn)入氣缸的混合氣分層：在火花塞周圍是易于點(diǎn)燃的濃混合氣，以保證可靠點(diǎn)火；而在燃燒室的大部分地區(qū)混合氣依次減稀。這樣總的混合氣濃度變稀。⑵分層燃燒的目的提高經(jīng)濟(jì)性，降低有害氣體排放。⑶分層燃燒系統(tǒng)方案汽油噴射統(tǒng)一式燃燒室；汽油噴射具有副室的燃燒室；化油器供油統(tǒng)一式燃燒室；化油器供油具有副室的燃燒室。⑷典型燃燒室結(jié)構(gòu)舉例1)德士古公司TCCS燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：屬汽油噴射統(tǒng)一式燃燒室。燃燒室呈直口深坑形（碗型），用螺旋氣道產(chǎn)生進(jìn)氣渦流、擠氣面積產(chǎn)生擠流。混合↑、α↑、燃燒速度↑。點(diǎn)火后噴入的燃油與旋轉(zhuǎn)氣流形成的混合氣，其空燃比沿氣流方向逐漸增大，遇到火焰立即燃燒。性能特點(diǎn)：A、空氣充足（總空燃比可達(dá)100）→燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性好，排放低；B、同時(shí)用噴油系統(tǒng)和火花塞，點(diǎn)火可靠，對燃料要求低→可用較高ε和多種燃料；C、低負(fù)荷時(shí)有可能混合氣過稀→HC↑。2)本田