谈汽油机可燃混合气的形成与燃烧过程.docx

摘要气缸内的可燃混合气通过火花塞点火燃烧，使气缸内气体的压力、温度急剧升高，为膨胀做功积聚能量。在燃烧过程中，燃料的燃烧是否正常，与混合气的浓度有很大关系，只有燃料正常的燃烧，才能在燃烧进程位于上止点附近最大限度的提高缸内气体的压力和温度，燃料燃烧的是否完全、最高压力点的位置、压力增长率是否合适，对发动机性能有很大的影响。关键词混合气浓度可燃一、可燃混合气的形成现代大多数汽油机都采用进气道间歇式多点喷射系统，在进气行程开始和排气行程结束时，喷油器根据发动机电子控制单元（ECU）发出的指令，向进气门前方的进气道中（或直接向气缸中）喷射出雾状汽油，与空气混合后，由进气门进入气缸，直到压缩行程接近终了形成可燃混合气。二、可燃混合气浓度的表示方法可燃混合气是指汽油与空气按一定比例混合的混合物。可燃混合气的浓度是指可燃混合气中燃料的含量。可燃混合气的浓度通常用空燃比和过量空气系数表示。1.空燃比混合气中所含空气质量（kg）与燃料质量（kg）的比值，称为空燃比。即R=空气质量燃料质量理论混合气是指1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg，即空燃比为147。R＜147的混合气称为浓混合气；R＞147的混合气称为稀混合气。对于不同燃料，其理论空燃比数值不同。2.过量空气系数过量空气系数就是在燃烧过程中，实际供给的空气质量与理论上燃料完全燃烧时所需的空气质量之比，也就是实际空燃比与理论空燃比之比，即α=燃烧过程中实际供给的空气质量理论上完全燃烧时所需的空气质量=实际空燃比理论空燃比由以上可知，无论使用何种燃料，α=1的可燃混合气即为理论混合气（又称标准混合气）；α＜1的为浓混合气；α＞1的为稀混合气。可燃混合气的浓度对发动机的动力性和经济性有很大影响。三、燃烧过程Ⅰ-着火延迟期；Ⅱ-速燃期；Ⅲ-补燃期；θ-点火提前角1开始点火；2形成火燃中心；3最高压力点图汽油机燃烧过程燃料在气缸内从着火到燃烧是很复杂的热反应过程，高速汽油机的燃烧过程持续时间很短，正常燃烧过程如图所示。它分为着火延迟期、速燃期、补燃期等三个阶段。1．着火延迟期着火延迟期是指从火花塞点火开始到火焰中心形成的阶段。如图中的阶段Ⅰ所示，火花塞在Ⅰ点跳火，火焰在2点稍前出现，气缸压力线在2点开始偏离压缩压力线，火花塞跳火以后，火花塞间隙处混合气的温度急剧升高，使燃料的氧化反应速度得到急剧提高，经过一段时间后，形成了明显的燃烧火焰中心，这一阶段只有少量的混合气燃烧，气缸内的温度、压力变化不急剧，其过程曲线与压力曲线相差不大，混合气进行着火准备。2．速燃期速燃期是指从火焰中心形成开始到气缸内出现最高压力为止的阶段，如图中的阶段Ⅱ所示。随着火焰的形成及压缩行程的继续，火焰以极快的速度向四周迅速扩散，形成火焰前锋，在火焰前锋内，可燃混合气迅速转变为燃烧产物，在火焰前锋通过后，大部分的反应结束。在这个阶段，火焰掠过整个燃烧室，缸内可燃混合气迅速完全燃烧。混合气放出的热量多且速度快，压力明显上升，很快出现很陡的尖峰。混合气的绝大部分是在速燃期内燃烧完毕，燃料热能的绝大部分在此期间内放出，因此气缸内部压力、温度迅速升高。速燃期是燃烧过程的主要阶段，其放热量和放热规律直接影响发动机的性能。3．补燃期补燃期是指从压力最高点出现到燃油基本上完全燃烧的阶段，如图中的Ⅲ阶段所示。它从3点开始，终点较难判断。在此阶段，少量未燃烧的燃油、不完全燃烧的中间产物以及附着在气缸内壁表面的混合气层在膨胀过程中继续燃烧，由于补燃期间气缸的容积已明显扩大，燃烧放出的热量产生的压力比速燃期低得多，气缸内压力从3点开始下降，热量不能充分地转变为机械功，反而使排气温度升高，因此，为了提高发动机热效率，应尽可能缩短补燃期。