汽油机燃烧过程及混合气的形成.ppt

高速（混合＋着火＋燃烧＝10～2ms）
高温（2000℃左右）V 汽油机着火和燃烧的高速摄影

特点：均质透明火焰，前锋面皱褶1-1.汽油机的正常燃烧过程图中虚线表示只压缩不点火的压缩线，在燃烧压力线上，1点为火花塞跳火点。2点为燃烧压力线脱离压缩压力线点，3点为最高压力点。燃烧过程的进行是连续的，为分析方便，按其压力变化的特征，可人为地将汽油机的燃烧过程分为三个阶段。
1-1-1.着火落后期（φA～φB）但1-1-3.后燃期（φC～φD)1-2.汽油机的不规则燃烧1-2-1.各循环之间的燃烧差异影响循环变动的因素较多。如混合气浓度、发动机负荷、发动机转速、点火时刻、燃烧室的形状、火花塞位置、压缩比、配气定时等。为提高发动机功率、减少油耗、降低排放污染与噪声,应使燃烧变动降低到最小限度。如适当提高发动机转速及负荷、增大点火提前角、过量空气系数φat控制在0.8～0.9左右、加强气体紊流、增加点火能量、采用多点点火等。
1-2-2.各缸间的燃烧差异从燃烧示功图也可看出各缸燃烧的差异，图5-3为CA6102发动机节气门开度75%，转速n=1400(r/min)和3000（r/min)时各缸燃烧示功图。影响混合气体分配不均的因素很多，其中影响最大的是化油器和进气管。为减少各缸混合气分配不均现象，化油器安装位置应适当，保证化油器至各缸气道有接近同样的路径。进气系统的零件设计要合适，保证进气管对各缸有相同的通道（包括管长、直径、对称性等），具有较强的紊流，光滑的内表面及弯道少等。在安装过程中，要保证各缸进气管与缸体进气孔连接处对正，避免由此引起进气阻力不同。采用进气管预热等万法可以改善燃料的蒸发，以利于分配均匀。
如CA6102发动机将原单歧管进气结构改为双歧管进气结构后，改善了燃料的均匀分配。采用汽油喷射技术，可以改善雾化质量，使各缸间混合气的分配均匀，如多点喷射的汽油机燃料喷射系统在各缸的进气门前装一个喷油器，使各缸供油量保持一致，发动机性能得到改善。1-3.汽油机的不正常燃烧1-3-1.汽油机的爆燃
(1)爆燃产生的原因
汽油机燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播速度向前推进，使得火焰前方未燃的混合气（末端混合气）受到巳燃混合气强烈的压缩和热辐射作用，加速其先期反应，并放出部分热量，使本身的温度急剧升高。如果火焰前锋及时到达将其引燃，直到燃烧完为止，属正常燃烧。如果火焰前锋未到达前，末端混合温度达到了自燃温度，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称爆燃。
爆燃的火焰前锋面推进速度远远高于正常燃烧的火焰传播速度，轻微爆燃时，火焰传播速度约为l00～300m/s。强烈爆燃时火焰传播速度可高达800～2000m/s。它使未燃混合气体瞬时燃烧完毕，局部温度、压力猛烈增加，形成强烈的压力冲击波。冲击波以超音速传播撞击燃烧室壁，发出频率达3000～5000hz的尖锐的金属敲击声，试验表明，发动机总充量中只要有大于5%的部分进行自燃时，就足以引起剧烈爆燃。从图5-4可以清楚地反映出爆燃与正常燃烧的差异。
爆燃时的压力升高率λp比正常燃烧时高，有时可高达65Mpa/°。出现最高压力后，压力波动很大，压力升高率λp忽大忽小，从而破坏了正常燃烧示功图。它使发动机功率下降，零件冲击载荷增加，使用寿命下降，发动机过热。(2)爆燃的危害Ⅱ.机件烧损Ⅲ性能指标下降(3)减轻爆燃的措施1-3-2.表面点火(2)非爆燃性表面点火Ⅰ.后火Ⅱ.早火（早燃）(3)爆燃性表面点火（激爆）试验证明，此时压力升高率比正常值高5倍，最高燃烧压力比正常值高l50%，气缸内的高温、高压又促使爆燃的产生，发出强烈的震音，危害极大。爆燃和表面点火均属不正常燃烧现象。但两者是完全不同的不正常燃烧现象。图5-6为各种非正常燃烧过程的示功图。
由上述分析可知，爆燃是火花塞跳火末端混合气的自燃现象，表面点火是火花塞跳火以前或跳火时刻以后由炽热表面或沉积物点燃混合气所致；爆燃时火焰以冲击的速度传播，有尖锐的敲缸声，表面点火时火焰传播速度正常，敲缸声比较沉闷。爆燃和表面点火之间又存在某种内在联系，严重的爆燃增加向缸壁的传热，使燃烧室内形成炽热点，导致表面点火。而早燃促使压力升高率和最高燃烧压力增大，使末端混合气受巳燃混合气的热辐射，又促使爆燃的发生。
(4)防止表面点火的主要措施2.影响燃烧过程的因素2-1-1.火焰传播速度ut火焰传播速度取决于燃烧室中气体紊流运动，混合气成分和混合气初始温度。图5-7所示为气体紊流强度与火焰速度比之间的关系。紊流强度u指各点速度的均方根值;火焰速度比是紊流火焰传播与层流火焰传播速度之比。因此，加强燃烧室的紊流，是提高火焰传播速度的主要手段。采用过量空气系数φat时的混合气，可以提