汽油机机燃烧过程

第一节汽油机燃烧过程概况指导老师：XX教授姓名：XXX专业：********学号：*********知识要点汽油机燃烧的三个阶段空燃比对火焰传播速度的影响燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点汽油机的异常燃烧汽油机燃烧过程概况知识要点汽油机燃烧的三个阶段汽油机燃烧的三个阶段汽油机燃烧的三个阶段滞燃期急燃期补燃期汽油机燃烧的三个阶段汽油机燃烧过程概况Ⅰ-滞燃期Ⅱ-显燃期Ⅲ-补燃期汽油机燃烧的三个阶段Ⅰ-滞燃期Ⅱ-显燃期Ⅲ-补燃期汽油机燃烧的三个阶段2、明显燃烧期（急燃期）①由2点到3点（如右图）的期间称为明显燃烧期。在此期间，以火核为原点，火焰前锋面向各个方向传播，直至扩展到整个燃烧室。Ⅰ-滞燃期Ⅱ-显燃期Ⅲ-补燃期汽油机燃烧的三个阶段2、明显燃烧期（急燃期）②在均质混合气中，当火焰中心出现后，与其临近的一薄层混合气首先燃烧即形成极薄的火焰层，称为火焰前锋。③火焰前锋向前推进的法向移动速度，称为火焰传播速度。火焰传播速度：车用一般30—60m/s汽油机燃烧的三个阶段明显燃烧期（急燃期）的特点：I.混合气约80—90%在此期间燃烧完毕，温度、压力迅速升高，最高压力在上止点后12℃A-15℃A（循环功最多）一般占20—30ºCA。缸内最高压力点与最高温度点重合。II.急燃期越短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性越好。但可能导致压力升高率值过高，工作粗暴。绝大部分燃料在这一阶段燃烧，活塞又靠近上止点，所以气缸压力急剧上升。用平均压力上升速度来表示：[MPa/（°）]p2、p3——第二阶段起点和终点的压力（MPa）2323ppp汽油机燃烧的三个阶段3、后燃期：1.由2点到3点的期间称为后燃期。在3点时，火焰前锋面已传播到燃烧室壁面，整个燃烧室被火焰充满。2.此阶段参加燃烧的燃料主要有：①火焰前锋面过后未完全燃烧的燃料以及壁面附近的未燃混合气。②高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO）等重新氧化。Ⅰ-滞燃期Ⅱ-显燃期Ⅲ-补燃期汽油机燃烧的三个阶段知识要点空燃比对火焰传播速度的影响汽油机燃烧过程概况空燃比对火焰传播速度的影响火焰传播速度是指火焰面从火花塞向四周传播，火焰面的法向移动速度。火焰在汽油和空气的混合气中的传播速度随混合气的浓度即空燃比A/F而变化。①按汽油的化学当量要求，空燃比A/F约等于14.8时的混合气为理论混合气，此时的空燃比为理论空燃比。②当空燃比A/F约为13时，火焰传播速度最快，这是汽油机功率也最大。③当空燃比A/F=13.5~14时，火焰温度最高。空燃比对火焰传播速度的影响④在采用特殊措施保证混合气均匀、各缸混合比一致的条件下，当空燃比A/F=19左右时，汽油机的效率最高。但在实际成批生产的汽油机中，由于各缸混合比不完全一致时，当A/F=19时，出现火焰传播不充分或断火现象。因此生产线上成品生产的汽油机平均混合比在A/F=16~17时，可以得到最高热效率。一般认为汽油机的空燃比在A/F=10~19时，火焰可以在混合气中传播，使混合气基本燃尽。火焰传播速度是指火焰面从火花塞向四周传播，火焰面的法向移动速度。火焰在汽油和空气的混合气中的传播速度随混合气的浓度即空燃比A/F而变化。知识要点燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点汽油机燃烧过程概况燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点汽油机燃烧室内火焰的传播燃烧：汽油机燃烧室中的火焰传播燃烧是一系列的等压燃烧，在封闭的燃烧室中火焰传播的情况相当的复杂，图为汽油机的火焰传播简图。燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点下图表示一个高度简化的长方形燃烧室中的分段燃烧模型，活塞的运动略去不计。假设火花塞位于燃烧室的左侧，火焰前锋以垂直与燃烧室的纵横平面波推进。燃烧室中的气体被虚构的边界分为4个等质量部分，分别用标号1~4标注，黑点代表气体的一个小单元。分段燃烧的模型：燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点分段燃烧的原理：①假设在第1区的全部气体在等容的条件下点燃，于是第1单元的压力就远远超过第2、3、4单元。第1单元的气体膨胀压缩第2、3、4单元直至达到压力平衡（如b所示）。②第2单元的混合气引燃后由于燃烧放热而膨胀，将压缩火焰面前的第3、4单元的未然混合气和第1单元已燃的燃烧气，并达到压力平衡（如图c所示）。这一燃烧过程继续进行，直到全部单元都引燃为止。在燃烧终了时，燃烧室中的情况如图a所示，燃烧室内的压力又趋于平衡。燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点汽油机燃烧过程特点：根据上述的火焰传播和分段燃烧的模型分析，汽油机燃烧过程有以下的特点：1.各层混合气是在不同压力和温度下点燃的。在未燃区。离火花塞最远的单元前受压最大，燃烧前温度也最高。根据计算，离火花塞最远的地方，着火前混合气温度比火花塞附近着火前的温度要高200℃左右因此爆燃总是产生在最后燃烧部分。燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点汽油机燃烧过程的特点:根据上述的火焰传播和分段燃烧的模型分析，汽油机燃烧过程有以下的特点：2.每一个已燃单元的燃烧气要受到正在燃烧的燃烧气层的压缩，因此在燃烧室中发生温度分层现象。燃烧结束时，气缸内压力均匀，但温度分布不均匀。3.由于火焰传播燃烧是一系列的等压燃烧，汽缸内压力越来越高，未然气体受到已燃气体的膨胀作用的压力，其密度也越来越大。燃烧室内火焰燃烧及燃烧过程特点右图表示出燃烧室中已燃气体的质量与体积的关系。最初燃烧30%体积的混合气按质量计只有10%，而最后燃烧的30%体积的混合气按质量计却高达60%，即使最后燃烧的10%体积的混合气按质量计也可高达25%。图中曲线是根据高速摄影计算的，计算时已减去活塞运动对体积的影响。知识要点汽油机的异常燃烧汽油机燃烧过程概况汽油机的异常燃烧汽油机正常燃烧的特征是，火花点火引燃并以火核为中心的火焰有序传播。若设计或者控制不当，汽油机也会出现如爆燃和表面点火等异常现象。燃烧异常现象爆燃表面点火其他汽油机的异常燃烧爆燃1.爆燃的现象爆燃汽油机最主要的一种不正常燃烧，常在压缩比较高和大负荷时出现。如下图所示，爆燃发生时，缸内压力曲线出现高频大幅度波动（锯齿波），同时发动机会产生一种高频金属敲击声，因此也称爆燃为敲缸或爆震。（a）正常燃烧（b）轻微爆燃（c）强烈燃烧汽油机的异常燃烧2.汽油机爆燃时一般出现以下外部特征：①发出频率为3000~7000Hz的金属振音②轻微爆燃时，发动机功率和转速下降，工作不稳定，机身有较大振动；③冷却系统过热，气缸盖温度、冷却液温度和润滑油温度均明显上升；④爆燃严重时，汽油机甚至冒黑烟。汽油机的异常燃烧汽油机的异常燃烧爆燃抑制方法适当减小点火提前角降低压缩比优化燃烧室设计提高燃料抗爆性汽油机的异常燃烧表面点火：1、在汽油机中，由燃烧室内炽热表面引起的着火称为表面点火。表面点火使汽油机燃烧过程变得不可控制，引发一系列不良后果。2、发生在火花塞点火之前的表面点火也称为早火（早燃），反之则称为后火（后燃）。汽油机的异常燃烧炽热面形成：1、容易形成炽热表面的部位有排气门头部、火花塞裙部（可高达800~900°C）、燃烧室内壁突出部位等。2、燃烧室壁面积碳的导热性差难以冷却，易形成炽热表面。汽油机的异常燃烧防止表面点火的措施清除燃烧室表面凸起物清除燃烧室表面的积碳保证冷却系的正常工作使用抗爆性好的汽油