混合气的形成与燃烧.
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧汽油机是一种内燃机，其工作原理是通过将空气和汽油混合后，利用火花塞点火将混合气体燃烧产生的能量转化为机械能。
汽油机混合气的形成是通过进气管、节气门和进气道来完成的。
当驱动节气门打开时，汽油喷油器会喷射适量的汽油进入进气道中。
同时，空气经过进气管进入气缸。
汽油和空气在进气道中混合，形成可燃混合气体。
混合气的形成过程中有几个关键参数需要控制，例如进气量、燃料喷射量和混合气的浓度。
进气量取决于节气门的开度，而燃料喷射量则由喷油器决定。
为了保证混合气的浓度适中，汽油机通常会配备一个氧传感器，根据氧气浓度的反馈来调节喷油量。
这样可以确保混合气的化学组成接近于最佳的燃烧比例。
燃烧是汽油机中最关键的环节，也是产生动力的过程。
当混合气被点火后，燃烧产生的高温高压气体会向外膨胀，推动活塞运动，驱动曲轴旋转。
混合气的点燃是通过火花塞完成的。
火花塞由中心电极和接地电极组成，中心电极中的电火花将混合气点燃。
燃烧的过程主要包括点火延迟期、燃烧期和尾气期。
点火延迟期是指在点燃混合气之前，混合气在活塞顶部开始自燃的时间。
延迟期的长短会受到很多因素的影响，如混合气的浓度、温度、压力等。
燃烧期是指混合气完全燃烧的时间，这一阶段混合气的能量会被释放并用于驱动活塞运动。
尾气期是指废气在活塞向下运动排出气缸的时间。
为了提高燃烧效率，汽油机通常会采用一些技术来增加混合气的起燃性、均匀度和稳定性。
例如，在进气道中安装气流直通装置可以提高混合气的均匀度；在燃烧室中设置喷油器可以将燃油直接喷到燃烧室中，提高了起燃性；通过调整点火提前角度可以改变燃烧时机，提高燃烧效率。
总结起来，汽油机混合气的形成和燃烧是通过控制进气量、燃料喷射量和混合气的浓度来实现的。
混合气的形成需要一系列的控制和调节来确保混合气的化学组成接近于最佳的燃烧比例。
燃烧则是通过点火将混合气燃烧产生高温高压气体，推动活塞运动，从而驱动汽油机工作。
简述柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点
简述柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点
柴油机混合气的形成主要通过喷油器将柴油喷入气缸内，并与空气混合形成可燃的混合气。
在柴油机中，柴油的喷射是通过高压喷油系统实现的，喷油器会将柴油以高速喷入气缸内，形成小的液滴。
随着喷雾进一步扩散和混合，柴油蒸发成为气态，与周围的空气发生反应，形成高温、高压的混合气。
柴油机燃烧过程的主要特点有以下几点：
1. 自燃性：柴油机的燃烧过程是自燃的，即燃料不需要预先混合空气，在高温和高压的条件下，柴油会自发地点燃。
2. 气缸压力高：由于柴油机采用的是压燃式燃烧方式，混合气在气缸内的压力相对较高，通常达到较高的压缩比，从而增加了柴油机的热效率和功率。
3. 燃烧过程较长：相对于汽油机的燃烧过程来说，柴油机的燃烧速率较慢。
这是因为柴油燃料的自燃性会引起燃烧的延迟，混合气的蒸发和扩散时间相对较长。
4. 高温高压条件下生成大量烟雾：由于柴油燃烧过程中温度和压力较高，同时还有一部分未完全燃烧的碳氢化合物存在，因此柴油机的排放中常常会产生大量的烟雾和颗粒物。
综上所述，柴油机混合气的形成和燃烧过程具有高压、自燃、延迟燃烧和较高的烟雾排放等特点。
这些特点决定了柴油机在高负荷工况下有较高的热效率和牵引力，适用于重载和长途运输等场景。
发动机原理第六章柴油机混合气形成与燃烧
2．对柴油机燃烧室的要求：
① α小，但应燃烧完全及时； ② 适度的ΔP/ΔΦ和Pz值；以保证工作柔和，
平稳，可靠； ③ 排气品质好； ④ 变工况适应好；应在负荷、转速变化时，
柴油机性能稳定； ⑤ 冷起动性好； ⑥ 制造、维修方便。
3、直喷式燃烧室的空气涡流运动
空气涡流运动是加速混合气形成的 有效手段；也是保证完善燃烧的重 要条件。
3．影响喷注质量的主要因素：
喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油
的粘度等。
二、空气运动对混合气形成的影响
缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与 周围空气的混合，促进燃烧过程的进行。
但涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠； 涡流过强也使进气阻力加大，充量系数下降。
三、典型燃烧室结构分析
1．燃烧室分为两大类:直喷式和分开式。 直喷式燃烧室：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的
汽油机：提高火焰传播速度。 柴油机：保证及时形成较均匀的混合气。
第一节 混合气形成与燃烧过程
一、燃烧方式--油滴扩散燃烧
柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助喷 油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以便 与空气形成可燃混合气。
油滴的着火要满足两个条件： （1）混合气的温度要高于着火临界温度。 （2）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在
不变）
面容比大，经济性较差，启动性差（传热和流动损失大，装电热塞）
涡流室式燃烧室
1）预燃室式燃烧室
混合气形成：空间雾化混合为主。一般采用轴针 式喷油器。
主要特点：
喷雾质量要求不高（预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃
烧涡流形成混合气）。
ΔP/ΔΦ较小，工作柔和。 空气利用率高，α值可较小。 变工况适应性好，对转速不敏感。 NOx排放低 启动性差，面容比较大，经济性差 低速噪声（惰转噪声）大(预燃室气体速度低，油束贯穿力大，
发动机原理_柴油机混合气的形成和燃烧
运动速度和油膜厚度。
二、分隔式燃烧室
涡流室燃烧室 • 预燃室燃烧室 涡流室容积约占整个燃烧 室压缩容积的50%-60% • 预燃室容积约占整个燃烧 • 通道的截面积约为活塞截 室压缩容积的35%-45% 面积的 1%～3.5％ • 通道的截面积约为活塞截 • 涡流室燃烧过程 面积的0.3%-0.6％ • 预燃室燃烧过程
机械噪声
由曲轴连杆活塞机构、配气
机构、齿轮系、喷油泵及其 它附属机构等部分的高速运 动并与其相邻零部件发生频 繁的机械撞击，激励结构振 动而产生的噪声。
燃烧噪声
因为迅速地燃烧引起燃烧室
内压力急剧变化
控制噪声与振动的措施
1）控制燃烧过程来降低燃烧噪声。 2）改进机体等有关零部件的结构，降低结构振动的振幅 和提高共振频率。 3）为减小撞击力，尽可能减小缸套与活塞之间、轴承、 传动齿轮等处的间隙。为减小惯性力应减小运动件的质量， 并在可能的情况下，适当降低活塞平均速度。 4）应用吸振减振材料制造薄板零件 5）改进消声器的结构、材料；改进空气滤清器、冷却风 扇等的设计及适当调节配气相位以降低气体动力噪声。 6）遮蔽噪声源
三、对喷射系统的要求
理想的喷油规律： 更高的喷射压力和喷油速 率以及更短的喷油持续时 间已是技术发展的一个明 显趋势。 为避免柴油机工作过于粗 暴，又希望实现“先缓后 急”的喷油规律。 在所有的工况下都希望在 喷射结束阶段能尽可能迅 速地结束喷射。
四、柴油机电控喷射系统
电控喷射系统突出优 点是控制的准确性和 响应的快速性。 系统的基本控制量： • 循环喷油量的控制 • 供油提前角控制
第二节 燃油喷射和雾化
一、供油系统和喷射过程
柴油机供油系统 喷油泵速度特性及其校正 喷射过程 供油规律和喷油规律 不正常喷射现象和喷射系统中的穴蚀 破坏
第04章 汽油机的混合气形成与燃烧
第一节 汽油机燃烧过程
在测取气缸内燃烧过程的展开压力示功图 （P-坐标系曲线）基础上进行分析，加以讨 论。研究燃烧过程各阶段的工作情况。
一、正常燃烧过程
（一）正常燃烧过程进行情况—三个阶段
（1）着火延迟期（图中1-2段）：从火花塞点火（点1） 至气缸内压力明显脱离压缩线而急剧上升时（点2）的 时间或曲轴转角。 火花塞放电时两极电压达 10~15KV，击穿电极间隙内 的混合气，造成电极间电流 （很小）通过。电火花能量 多在40~80mJ，局部温度可 达3000K，使电极附近的混 合气立即点燃，气缸内压力 脱离压缩线急剧上升。
2、点火提前角—从火花塞发出电火花到上止点间的曲 轴转角。点火提前角的大小受燃料性质、转速、负荷、 过量空气系数等很多因素而定。 当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时， 汽油机功率和耗油率随点火提前角改变而变化的关系称 为点火提前角调整特性。对应每一工况都存在一个最佳 点火提前角，这时发动机功率最大、耗油率最低。
点火提前角增大，压缩终了的气体压力、温度增高，爆 燃倾向增大，因此，电喷发动机ESA电子点火控制系统 就是根据爆震传感器信号控制点火提前角是否需要推迟。 同样，点火提前角增大，压缩终了的气体压力、温度增 高，燃烧的最高爆发压力和最高气体温度升高，NOx排 放量增加。 3、发动机转速
转速增加，气缸内紊流增强，火焰传播速率增加，燃烧 持续时间缩短，但所占曲轴转角间隔却延长，因此，最 佳点火提前角应提前。传统汽油机在分电器总成上装离 心调节点火提前器。 ESA电子点火控制系统根据转速 信号电子控制点火触发信号。
第二节 汽油机混合气的形成
汽油机混合气形成方式分成两大类：化油器式和汽油喷 射式，后者又分成进气管内汽油喷射式和气缸内直接汽 油喷射式。化油器式和进气管内汽油喷射式都是气缸外 部形成均匀混合气形式，即便是气缸内直接喷射，发动 机负荷调节也是靠改变
【学习】第五章柴油机混合气形成和燃烧
fp — 柱塞面积 [ mm ]；
Wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。
几何供油规律与喷油规律不同。
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供油规律和喷油规律
两产定者生义的差：差 异异 的： 原因：
喷燃供油始的规点可律滞压：后缩单于性位供时油间始内点喷 油喷系泵油统的持内供续产油时生量间压随较力时长波间的的传变播化 关最高系大压。喷油油管速的率弹较性低变形 油曲器喷线喷油的入规形燃律状烧：有室单一内位定的时的燃间变油内化量喷 随时间的变化关系。
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三 气流运动对混合气形成的影响
（一） 气流运动的作用
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（二） 气流运动
1、 进气涡流 使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流。 （1） 切向气道 特点: 气道母线与气缸相切。 优点: 结构简单，气流阻力小 缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。 （2） 螺旋气道 特点: 进气道呈螺旋型。 优点: 能产生强烈的进气涡流。 缺点: 工艺要求高，制造、调试难度较高
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50
油 束 射 程m m
(a)
10 0
油 束 射 程m m 50
(b)
2
3
3 .3
3.5 m s
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（四） 喷油规律
单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角） 的变化规律。
1 、喷油延迟角 喷油提前角 — 开始喷油 上止点的曲轴转角。 ’ — 上止点 停止喷油的曲轴转角。 喷油延迟角’ — 开始喷油 停止喷油的曲
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二 、喷油泵速度 特性及其校正
（一） 节流作用 1 理论上 （不存在节流） 2 实际上 （存在节流） 所以，实际供油比理
论供油时间长，供油量 大。
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简述柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点
简述柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点
柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点如下：
1. 混合气形成：柴油机燃烧采用的是直接喷射燃油的方式，燃油通过喷油嘴喷入到气缸内，然后与空气混合形成混合气。
相比汽油机的预混合气形式，柴油机的混合气是在气缸内形成的。
2. 混合气浓度高：柴油机的混合气浓度通常较为高，可达到14：1到25：1。
这是因为柴油机所使用的燃油具有较高的能
量密度，可以同时实现更高的压缩比和更高的燃烧温度。
3. 自燃点高：柴油机的混合气具有较高的自燃点。
由于混合气浓度高和燃油的特性，混合气需要达到一定的温度才能自发燃烧。
这有助于控制燃烧过程，防止发动机产生异常燃烧。
4. 点火方式不同：柴油机的燃烧是通过压燃来实现的，而非火花点火。
燃油喷入气缸后由于高压和高温的作用，使得燃油迅速氧化分解，产生大量的热量和高压气体。
然后，由于压燃的作用，燃料自燃并瞬间燃烧。
5. 燃烧时间长：相比于汽油机的快速燃烧，柴油机的燃烧过程时间较长。
这是因为在柴油机燃料的压燃条件下，燃烧速度较慢，需要一定时间来完成。
6. 黑烟排放：由于柴油机燃烧的特性，其排放中容易产生黑烟。
黑烟是不完全燃烧的产物，主要由碳颗粒组成。
为了减少黑烟排放，需要控制燃烧过程，提高燃烧效率。
总体而言，柴油机混合气的形成和燃烧过程具有混合气浓度高、自燃点高、点火方式不同、燃烧时间长和黑烟排放等特点。
这些特点决定了柴油机在燃烧效率、功率输出和排放控制等方面与汽油机有着不同的特性。
谈汽油机可燃混合气的形成与燃烧过程
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1 kg汽油完全燃烧需要空气14.7 kg，即空燃比为147。
R＜147的混合气称为浓混合气；R＞147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。
6柴油机的混合气形成与燃烧
① 提高过量空气系数 ② 组织气缸内气体运动
二、燃烧过程存在的问题
2．燃烧噪声
产生原因
柴油机的压缩比高，混合气几乎同时燃烧，急 剧升高的压力，直接使燃烧室壁面及活塞、曲 轴等机件受冲击，产生强烈振动，并通过气缸 壁传到外部，从而形成燃烧噪声。
解决措施
缩短滞燃期，减少滞燃期的喷油量，抑 制滞燃期中混合气的形成，是减轻噪声的主 要途径。
柴油机均在α>1的条件下工作，使柴油机容积利用 率这是其比质量，升功率不如汽油机的原因之一。
4、补燃期
定义：是从气缸内出现最高燃烧温度起，到燃烧
基本结束为止的一段时间，以曲轴转角表示。
特点：
时间短促，混合气不太均，对经济性不利。 后燃还增加了有关零部件的热负荷。 补燃期的终点很难准确地确定。
造成二者区别的原因： I. ①燃油的可压缩性，使系统内产生压
力波的传播；高压油管的弹性变形引 起容积的变化； II. ②压力波的往复反射和叠加的作用。
三、不正常喷射现象和穴蚀
（l）二次喷射现象：既在喷射终了喷油器
针阀落座以后，在压力波动的影响下再次升起 喷油的现象。
危害：
①压力低雾化不良，燃烧不完全，碳 烟增多，易引起喷孔堵塞；
图4-1 空气运动对混合气形成的影响
(1)空间雾化混合
说明：
喷注着火后，旋转的气流将燃烧产物吹 走，并及时向未燃烧完的油滴提供新鲜 空气，提高空气利用率，加速混合气的 形成和燃烧。
气缸内的涡流运动并非越强越好。涡流 过强，过强会使燃烧产物与相邻的喷注 重叠，从而影响燃烧，同时使进气阻力 加大，充量系数下降。
4．有害的废气成分
NOx是柴油机废气中主要有害成分。其生成 量 应取进决行于时反的应温物度N，2以、及02反、应O进、行N的的浓时度间，长反短。 因此，为降低NOx 生成量，必须降低火焰 高峰温度、缩短空气在高温下停留的时间， 减少过量空气系数等。
5单元-汽油机混合气的形成和燃烧
2.后燃
是指在火花塞点火之后，炽热表面或热辐射点燃混合气 的现象。
应尽量减少后燃期。 着眼于排放性：
应适当的延长后燃期
（二）燃烧速度
定义：燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量，可以表达为
Um=
dm dt
=
U T
AT
燃烧速度表征了燃烧的快慢程度。控制了燃烧速度，就 能控制明显燃烧期的长短及其相对曲轴转角的位置。进 而影响到汽油机的燃烧过程，及汽油机的综合性能。
节气门开度一定时，最 佳点火提前角随转速n的变 化关系如图
n 燃烧所占曲轴转角
t 6nt 佳
负荷对最佳点火提前角的影响
当转速一定时，最佳点 火提前角， 随负荷的变化 关系如图所示。
负荷↓→节气门关小→残余废 气系数γ↑→着火延迟期↑→火 焰传播速度UT↓→θ 佳↑
3、转速对燃烧的影响
当α ＜l燃烧不完全CO增加。
当α ＜0.8及α >1.2时，UT下降燃 烧不完全 －> be增加＋HC排放 增加＋工作不稳定。
可见，在均质混合气燃烧中， 混合气浓度对燃烧影响极大，必 须严格控制。
2、点火提前角对燃烧的影响
点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转角。
其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而 定。
中间因素： 燃烧速率（密度、T、P、紊流强度等） 燃烧始点（点火提前角、T、P、混合气浓度等等、辛烷值）
柴油机混合气形成与燃烧(二)
2013.02
柴油机混合气形成与燃烧
本章主要内容：
柴油机燃烧过程 柴油机混合气的形成
柴油机的喷射与雾化 影响燃烧的因素和措施
第二节 柴油机混合气的形成
柴油机混合气形成靠三方面的相互作用： 一是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内 适当的空气运动。
混合气形成特点: 1、缸内形成 2、时间极短 3、过量空气系数较大 4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合
三、典型燃烧室结构分析
1．燃烧室分类——直喷式和分开式两大类
直喷式燃烧室：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的 一个统一空间。
（缸径大于100mm，转速小于3000r/min的柴油机基本用直喷式的） 根据凹坑深度分：
开式燃烧室—浅坑型，如浅盆形或浅ω形燃烧室 半开式燃烧室—深坑型，如ω形和球形燃烧室
分开式燃烧室：由主燃室和副燃室两部分组成。
变）
＊面容比大，经济性较差，启动性差（传热和流动损失大，装电热塞）
涡流室式燃烧室
1）预燃室式燃烧室
＊混合气形成：空间雾化混合为主。 ＊采用轴针式喷油器，预燃室占燃烧容积的50%-60%。 ＊喷雾质量要求不高（预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃烧
涡流形成混合气）。
＊ ΔP/ΔΦ较小，工作柔和。 ＊空气利用率高，α值可较小。 ＊变工况适应性好，对转速不敏感。 ＊ NOx排放低。 ＊启动性差，面容比较大，经济性差。 ＊低速噪声（惰转噪声）大。(预燃室气体速度低，油束贯穿力大，
燃油在经喷孔 喷出时，在气 缸中被破碎成 微粒的过程。
L:射程 :锥角
喷油横截 面上燃油 分布
喷油横截面 上油粒速度
喷注的形状
2．喷注的特征
＊喷注射程L：表示喷注贯穿深度； ＊喷注锥角β：表示喷注紧密程度； ＊细微度和均匀度：表示雾化程度。
柴油机混合气的形成和燃烧
3．供油提前角（或喷油提前角） 供油提前角过大，喷油时气缸内温度、压力较低，着火落 后期较长，压力升高率和最大爆发压力增大，导致柴油机工作 粗暴，NOx的排放量增加。过早燃烧还会增加压缩负功，降低 柴油机的经济性和动力性。 供油提前角过小，则燃油不能在上止点附近及时燃烧，对 柴油机的经济性和动力性也不利，微粒的排放也会增加。过迟 燃烧还会使燃烧温度升高，散热损失增加。 对于每一种工况，均有一个 最佳的供油提前角，此时在 负荷及转速不变的前提下， 功率最高,有效燃油消耗率 最低。但为了兼顾降低NOx 的排放量和燃烧噪声的需要， 一般调节供油提前角略小于 最佳的供油提前角。
2. 活塞材料的影响 铸铁活塞与铝合金活塞相比其温度较高，可以 缩短着火延迟期，因此在其他条件相同时，采用铸 铁活塞的柴油机工作比较柔和。
3.喷油规律的影响 喷油规律是指单位时间（或转角）的喷 油量即喷油速度随时间（或转角）而变化 的关系。从减轻燃烧粗暴性考虑，比较理 想的喷油规律是“先缓后急”即在着火延 迟期内喷入气缸的油量不宜过多，以控制 速燃期的最高燃烧压力和平均最大压力升 高率，而着火燃烧后，应以较高的喷油速 率将燃油喷入气缸，停油应干脆迅速，喷 油延续角不宜过大，目的是使燃烧过程尽 量在上止点附近进行，以获得良好的性能。
（四） 补燃期
从最高温度点起到燃油基本烧完时为止称为补燃期。补 燃期的终点很难准确地确定，一般当放热量达到循环总放热 量的95％—99％时，可认为补燃期结束。 补燃期内燃油的燃烧可称为后燃，由于燃烧时间短促， 混合气又不太均匀，总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续燃 烧。特别在高速、高负荷工况下，因过量空气系数小，混合 气形成和燃烧的时间更短，这种后燃现象就更为严重。 在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积 增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所 放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损 失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关 零件的热负荷。因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃 烧的燃油量。
练习五柴油机混合气的形成与燃烧
五、柴油机混合气的形成与燃烧一、解释术语1、喷油泵速度特性2、供油提前角3、喷油提前角4、滞燃期*5、喷油延迟6、缓燃期喷油规律二、选择题1、柴油机间接喷射式燃烧室类型中包括下面列出的（）A、半开式燃烧室B、开式燃烧室C、统一室燃烧室D、预燃室燃烧室2、传统柴油机的喷油时刻与供油时刻（）。
A、同步B、提前C、滞后D、没有联系3、柴油机的供油始点用（）表示。
A、喷油提前角B、供油提前角C、雾化提前角D、着火提前角4、评价速燃期的重要指标中有（）。
*A、温度升高率B、最大压力出现时刻C、最高温度D、压力升高时刻5、柴油机的理想喷油规律是（）。
A、均匀喷油B、先慢后快C、先快后慢D、先快后慢再快6、下面列出的（）属于柴油机燃烧特点。
A、缺氧B、空气过量C、扩散燃烧D、混合气预先形成7、柴油机混合气形成过程中，存在燃料燃烧、燃料（）、燃料与空气之间的扩散同步进行现象。
A、燃烧B、凝结C、蒸发D、混合8、球形油膜燃烧室属于柴油机（）燃烧室。
A、涡流式B、预燃室C、间接喷射式D、直接喷射式9、柴油机的燃烧方式包括（）。
A、层流火焰传播B、紊流火焰传播C、扩散燃烧D、不规则燃烧10、喷油速率在喷射初期（即滞燃期内）应（）。
A、较大B、较小C、不变D、视情况而定11、下列四个时期对柴油机压力升高率有明显影响的是（）。
A、滞燃期B、速燃期C、缓燃期D、后燃期12、下列四种燃烧室对喷射系统要求最高的是（）。
A、开式燃烧室B、半开式燃烧室C、涡流室燃烧室D、预燃室燃烧室13、下列四种燃烧室面容比最大的是（）。
A、开式燃烧室B、半开式燃烧室C、涡流室燃烧室D、预燃室燃烧室14、为了衡量发动机工作的平稳性，用（）作为速燃期的重要评价指标。
*A、温度升高率B、压力升高率C、最高温度D、最大压力三、填空题1、柴油机燃烧过程是否完善，取决于、和三者的合理配合。
2、油束特性可以用、和三个参数来描述。
3、柴油机燃烧室基本要求是、、和。
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近年来，由于排气净化研 究的进展，再加上节约能 源问题的提出，因此更着 眼于提高经济性并同时减 少大气污染。
上述要求中有些是相互促进的，有些是相互矛盾的。
3
第三节 点燃式内燃机的燃烧室
一、点燃式内燃机的燃烧室
(二) 燃烧室设计要点 压缩比 燃烧室的设计要点
燃烧室 面容比
火花塞位 置 与性能
燃烧室的 优化途径
第三节 点燃式内燃机的燃烧室
燃烧室设计的一般要求
点燃式内燃机的燃烧室
燃烧室设计要点
典型燃烧室
分层燃烧
分层充量及缸内直喷燃烧系统
典型缸内直喷燃烧系统简介
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第三节 点燃式内燃机的燃烧室
一、点燃式内燃机的燃烧室
(一) 燃烧室设计的一般要求
指示效率ηi与等容 相对热效率： 循环理论热效率ηt 之比。 ηr=ηi/ηt
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(二) 燃烧室设计要点
4、燃烧室内的气流运动
燃烧室内形成适当强度的气 流运动的有利之处： 1) 增加火焰传播速度。 2) 扩大混合气的着火界限。 3) 降低循环变动率。 4) 降低HC排放。
进气涡流
挤流
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(二) 燃烧室设计要点
5、燃烧室的优化途径
燃烧室的设计首先是选择燃烧室最佳几何形状。最佳几何形 状将使发动机受益最大，损失最小。半球形或单坡屋顶式(用于 缸内直喷式)缸头的燃烧室，使火焰前锋表面积迅速接近于最大 值(燃烧迅速)，与燃气接触的表面积又最小(传热损失小)。 火花塞靠近燃烧室中心，对获得快速燃烧也是非常有利的。
(三) 典型燃烧室
1、楔形燃烧室
优点： 结构较紧凑，火焰传播距离较短； 气门倾斜6－ 30，使得气道转弯 小，这种燃烧室气门直径较大， 所以充气性能好；有一定的挤气 面积，并且末端混合气冷却作用 较强，故压缩比可达9.5－10.5； 有较高的经济性、动力性。火花 塞布置在楔形高处，对着进、排 气门之间，有利于新鲜混合气扫 除火花塞附近的废气，低速、低 负荷性能稳定。
CoVimep
pmi
pmi
10%
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第三节 点燃式内燃机的燃烧室
一、点燃式内燃机的燃烧室
(一) 燃烧室设计的一般要求
把燃烧持续期控制在60 (CA)之内， 过分缩短燃烧持续期没有必要。
(7)工作柔和，燃烧噪声小。 (8)满足速燃要求。 (9)稀燃能力强。 (10)起动性好。 (11)瞬态特性好。 (12)EGR的承受能力强。
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(三) 典型燃烧室
1、楔形燃烧室
缺点：
由于混合气过分集中在火花塞处，使得 初期燃烧速度大，△p/△φ值较高，工 作粗暴，NOx排出量较高；挤气面积内 存在熄火现象，废气中HC的含量较多， 应控制挤气面积。
应用：
曾是车用汽油机采用比较广泛的一种， 但由于这种燃烧室进、排气门只能单行 排列，采用多气门机构困难，故高性能 轿车汽油机上较少应用。
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(二) 燃烧室设计要点
3、火花塞位置及其性能 燃烧室中不同火花
塞位置对燃料辛烷
值要求也不同，图
5—23示出了顶置
气门燃烧室火花塞 位置对辛烷值的要 求。
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(二) 燃烧室设计要点
3、火花塞位置及其性能
确定火花塞位置时，应考虑以下几个方面：
1）应使火焰传播距离短，如火花塞布置在燃烧室中央。 2）使末端气体受热减少，如火花塞布置在排气门附近。 3）减少各循环之间的燃烧变动，保证暖机和低速稳定性好，如火花塞 布置在进、排气门之间，便于利用新鲜混合气扫除火花塞周围的残余废 气，使混合气易于点燃，同时应控制气流的强度，避免吹散火花。 4）确保发动机运转平稳，火花塞的位置应能使从火花塞传播开的火焰 面逐渐扩大。
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(三) 典型燃烧室
2、浴盆形燃烧室
优点：
△p/△φ值低，工作柔和， NOx的排放量较少，工艺 性好。
缺点：
具有一定的挤气面积，但挤流 效果差； F／V较大，火焰传播 距离较大，燃烧速度较低，使 整个燃烧时间长，经济性能、 动力性能不高，HC排量多。
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(二) 燃烧室设计要点
3、火花塞位置及其性能
火花塞的位置直接影响火焰传播 距离的长短，从而影响抗爆性， 也影响火焰面积扩展速率和燃烧 速率。 特制形状的燃烧弹中的试验：
圆锥形底部点火 （楔形燃烧室）
开始燃烧速率大，后期缓慢；
圆锥形顶部点火
开始缓慢，后期快速燃烧；
圆柱形 （浴盆形燃烧室）
介于两者之间
(1)经济性好。（ηit， bi或ηr） (dxb / d )max 越靠近 (2)燃烧放热率曲线等容度高。 上止点 dxb / d f ' (3)污染小。 越好 曲线下的面积形 (4)动力性高。 心的位置 (5)不出现爆燃与表面点火等不正常 燃烧。 平均指示压力 pmi 的循环变动 (6)燃烧循环变动小。
燃烧室内 气流运动
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一、点燃式内燃机的燃烧室
(二) 燃烧室设计要点 1、压缩比
汽油机的功率与经济性↑
压缩比↑
爆燃的限制
既提高压缩比又不促使爆燃的发生，燃烧室设计应从以下几方面考虑：
1) 缩短火焰传播距离——设计紧凑的燃烧室——也与火花塞位置有关。 2) 利用适当强度的湍流，加快火焰传播速度。 3) 在离火花塞较远的区域设计适当的冷却面积，降低边缘区域可燃混合 气温度。 4) 燃烧室内没有易受高温影响而产生的热点和表面沉积物。
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一、点燃式内燃机的燃烧室
(二) 燃烧室设计要点 1、压缩比
压缩比提高的危害： 过高的压缩比将使 压力升高比增加 ， 发动机的噪声与振 动较大，这是不允 许的。此外，提高 压缩比对大气污染 也是不利的。
未燃HC增加， NOx增加
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一、点燃式内燃机的燃烧室
(二) 燃烧室设计要点 2、燃烧室面容比F／V
为改善燃油、空气和EGR混合的均匀性，燃烧室中应组织适
当的空气运动，减少燃烧过程中的循环变动率，保证较高的燃烧 速率。
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第三节 点燃式内燃机的燃烧室
一、点燃式内燃机的燃烧室 (三)典室 2、浴盆形燃烧室 3、碗形燃烧室 4、半球形燃烧室 5、其他类型燃烧室
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F/V——燃烧室表面积与其容积之比。
面容比（F/V）值小 , 则结构紧凑。
优点：
1）火焰传播距离小，不易爆燃，可提高压缩比。 2）相对散热损失小，热效率高。 3)熄火面积小，HC排量小。
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2、燃烧室面容比F／V
一般来说，F／V
大，火焰传播距
离长，容易爆燃， HC排放高(图5—
21)，相对散热
面积大，热损失 大。