第七章(汽油机的燃烧过程)
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第七章 汽油机混合气的形成与燃烧
本章学习的目的和重点内容 1.汽油机混合气形成方式 汽油机混合气形成方式 2.燃烧过程的作用及其重要性 燃烧过程的作用及其重要性 3.汽油机燃烧过程各阶段的划分 汽油机燃烧过程各阶段的划分 4.影响汽油机燃烧过程各阶段的因素 影响汽油机燃烧过程各阶段的因素
汽油机混合气的形成方式？ 汽油机混合气的形成方式？ 第一类是利用化油器在气缸外部形成均匀可燃混合气。 第一类是利用化油器在气缸外部形成均匀可燃混合气。 靠控制节气门开度调节混合气数量。 靠控制节气门开度调节混合气数量。
汽油机的燃烧循环变动
产生燃烧循环变动的原因
＊气缸内气体运动状况
＊每循环气缸内的混合气成分
总之，气流速度（平均参数和湍流参数）的变动， 总之，气流速度（平均参数和湍流参数）的变动，空燃 比的变动以及空气、燃料和废气混合情况的变动， 比的变动以及空气、燃料和废气混合情况的变动，是造 成燃烧循环变动的主要原因。 成燃烧循环变动的主要原因。
不正常燃烧
1.爆燃 爆燃
3）减轻爆燃的措施： ）减轻爆燃的措施： ＊降低水温和进气温度 ＊降低末端混合气的温度 ＊降低压缩比 ＊推迟点火 ＊增多残余废气
不正常燃烧
2.表面点火 表面点火
1）现象： ）现象： 在火花塞点燃式汽油机中， 在火花塞点燃式汽油机中，凡是不依靠火花 塞点火，而是由燃烧室内炽热表面（排气门头部、 塞点火，而是由燃烧室内炽热表面（排气门头部、 火花塞绝缘体和电极、燃烧室表面炽热的沉积物） 火花塞绝缘体和电极、燃烧室表面炽热的沉积物） 点燃混合气而引起的不正常燃烧的现象。 点燃混合气而引起的不正常燃烧的现象。 后火 表面点火 早火
θ —点火提前角 点火提前角
影响汽油机燃烧过程各阶段的因素
1.影响滞燃期的长短的因素有： 影响滞燃期的长短的因素有： 影响滞燃期的长短的因素有
＊开始点火时气缸内气体的压力、温度（ε） 开始点火时气缸内气体的压力、温度（ ） ＊过量空气系数Øa 过量空气系数 ＊残余废气量 ＊气缸内混合气的气体流动 ＊火花能量
一般用符号Øa来表示
思考
Байду номын сангаас
Øa =1、 Øa <1、 Øa >1分别代表什么含义？ 分别代表什么含义？ 、 、 分别代表什么含义
可燃混合气的成分对发动机的影响
正常燃烧
燃烧速度
火焰传播速度
dm = vL FL ρ m dt
火焰前锋面积
未燃混合 气密度
火焰传播方式可分为层流火焰传播和湍流火焰传播。 火焰传播方式可分为层流火焰传播和湍流火焰传播。 层流火焰传播
不正常燃烧
2.表面点火 表面点火
2）影响表面点火的因素及预防措施： ）影响表面点火的因素及预防措施： ＊凡是能使缸内T、P降低的因素，都可预防 降低的因素， 凡是能使缸内 、 降低的因素 热表面点火 ＊选用低沸点汽油和含胶质少的机油 ＊在燃料中加抑制表面点火的添加剂 ＊适当降低压缩比 ＊选用合格的火花塞、排气门 选用合格的火花塞、
层流火焰燃烧速度
湍流火焰燃烧速度
湍 流 火 焰
湍流较弱
湍流强烈
火焰传播速度
dm = vT FT ρ m dt
火焰前锋面积
未燃混合 气密度
汽油机的燃烧过程
＊各阶段的划分 ＊各阶段的特点 ＊影响各阶段的因素
思 考 点3到达时刻对发动机的影响？ Ⅰ—滞燃期 Ⅱ—急燃期 Ⅲ—后燃期 滞燃期 急燃期 后燃期
不正常燃烧
2.表面点火 表面点火
3）与爆燃的区别： ）与爆燃的区别： 被炽热表面点燃，无压力波产生， ＊被炽热表面点燃，无压力波产生，而爆燃时为 自燃，有压力波产生。 自燃，有压力波产生。 沉闷的敲缸声（主要是由活塞、连杆、 ＊沉闷的敲缸声（主要是由活塞、连杆、曲轴等 运动件受到冲击负荷产生振动而造成的。） 运动件受到冲击负荷产生振动而造成的。）
汽油机燃烧产物CO2和H2O分解现象 汽油机燃烧产物 分解现象
注意： 注意：后燃期内，由于燃烧已远离上止点，燃烧条件差，燃烧 放热量得不到充分利用，排气温度高，故希望后燃期越短越好
汽油机的燃烧过程
正常燃烧
汽油机 的燃烧 过程 不正常燃烧 后火 表面点火 早火 爆燃
正常燃烧
不正常燃烧
1.爆燃 爆燃
1）现象： ）现象： ＊缸内出现尖锐的金属敲击声 ＊油膜被破坏，机件磨损加剧 油膜被破坏， ＊燃烧室、冷却系统过热，排 燃烧室、冷却系统过热， 温增加 ＊有效功率下降、有效燃油消 有效功率下降、 耗率升高 ＊压力线出现爆震波
不正常燃烧
1.爆燃 爆燃
2）产生的原因： ）产生的原因： 在火焰前锋到达之前，末端混合气的温度、压力超过其 在火焰前锋到达之前，末端混合气的温度、 临界温度、压力而自然，形成新的火焰中心， 临界温度、压力而自然，形成新的火焰中心，火焰传播速度 加大，使得缸内局部压力、温度急剧升高，压力来不及平衡。 加大，使得缸内局部压力、温度急剧升高，压力来不及平衡。 形成冲击波（激波）。冲击波反复撞击缸壁， 形成冲击波（激波）。冲击波反复撞击缸壁，发出尖锐的敲 ）。冲击波反复撞击缸壁 缸声。 缸声。
另一类是利用喷油器向进气管、 另一类是利用喷油器向进气管、进气歧管或气缸内喷 射汽油形成混合气。 射汽油形成混合气。
喷油器 1—燃油滤网2—电接线3—电磁线圈 4—弹簧5—衔铁6—针阀7—轴针
可燃混合气的成分对发动机的影响
概念： 概念：过量空气系数
燃烧1kg燃料所实际供给给的空气质 过量空气系数 = 完全燃烧1kg燃料所需的理论料所需量
降低燃烧循环变动的措施
多点点火 组织进气涡流 提高发动机转速 采用化学计量空燃比 采用燃油电控喷射技术 采用快燃、 采用快燃、速燃燃烧技术 加大点火能量
汽油机燃烧过程与柴油机燃烧过程的区别
1.属于预混合燃烧，具有定容燃烧的形式。燃烧持续期 属于预混合燃烧，具有定容燃烧的形式。 属于预混合燃烧 约为25~40℃A（柴油机约为 ℃ （柴油机约为50~70℃A） 约为 ℃ ） 2.压缩比小，一般为7~9（柴油机约为 压缩比小，一般为 ）。热效率 压缩比小 （柴油机约为12~22）。热效率 ）。 低，排温高。 排温高。 3.最高燃烧温度高（接近定容燃烧）。 最高燃烧温度高（接近定容燃烧）。 最高燃烧温度高 4.易燃烧不完全（过量空气系数小）。 、HC、NOx 易燃烧不完全（过量空气系数小）。CO、 、 易燃烧不完全 ）。 排放高。 排放高。 5.挥发损失大（汽油的挥发性好） 挥发损失大（汽油的挥发性好） 挥发损失大
2.影响急燃期的因素有： 影响急燃期的因素有： 影响急燃期的因素有
火焰传播速度 火花塞位置
燃烧室型式 点火提前角
概念：压力升高率 概念：
∆p p3 − p2 = ∆ϕ ϕ 3 − ϕ 2
3.影响后燃期的因素有： 影响后燃期的因素有： 影响后燃期的因素有
火焰前锋过后未来得及燃烧的燃料 贴附在缸壁上未燃混合气层这部分燃料
本章学习的目的和重点内容 1.汽油机混合气形成方式 汽油机混合气形成方式 2.燃烧过程的作用及其重要性 燃烧过程的作用及其重要性 3.汽油机燃烧过程各阶段的划分 汽油机燃烧过程各阶段的划分 4.影响汽油机燃烧过程各阶段的因素 影响汽油机燃烧过程各阶段的因素
汽油机混合气的形成方式？ 汽油机混合气的形成方式？ 第一类是利用化油器在气缸外部形成均匀可燃混合气。 第一类是利用化油器在气缸外部形成均匀可燃混合气。 靠控制节气门开度调节混合气数量。 靠控制节气门开度调节混合气数量。
汽油机的燃烧循环变动
产生燃烧循环变动的原因
＊气缸内气体运动状况
＊每循环气缸内的混合气成分
总之，气流速度（平均参数和湍流参数）的变动， 总之，气流速度（平均参数和湍流参数）的变动，空燃 比的变动以及空气、燃料和废气混合情况的变动， 比的变动以及空气、燃料和废气混合情况的变动，是造 成燃烧循环变动的主要原因。 成燃烧循环变动的主要原因。
不正常燃烧
1.爆燃 爆燃
3）减轻爆燃的措施： ）减轻爆燃的措施： ＊降低水温和进气温度 ＊降低末端混合气的温度 ＊降低压缩比 ＊推迟点火 ＊增多残余废气
不正常燃烧
2.表面点火 表面点火
1）现象： ）现象： 在火花塞点燃式汽油机中， 在火花塞点燃式汽油机中，凡是不依靠火花 塞点火，而是由燃烧室内炽热表面（排气门头部、 塞点火，而是由燃烧室内炽热表面（排气门头部、 火花塞绝缘体和电极、燃烧室表面炽热的沉积物） 火花塞绝缘体和电极、燃烧室表面炽热的沉积物） 点燃混合气而引起的不正常燃烧的现象。 点燃混合气而引起的不正常燃烧的现象。 后火 表面点火 早火
θ —点火提前角 点火提前角
影响汽油机燃烧过程各阶段的因素
1.影响滞燃期的长短的因素有： 影响滞燃期的长短的因素有： 影响滞燃期的长短的因素有
＊开始点火时气缸内气体的压力、温度（ε） 开始点火时气缸内气体的压力、温度（ ） ＊过量空气系数Øa 过量空气系数 ＊残余废气量 ＊气缸内混合气的气体流动 ＊火花能量
一般用符号Øa来表示
思考
Байду номын сангаас
Øa =1、 Øa <1、 Øa >1分别代表什么含义？ 分别代表什么含义？ 、 、 分别代表什么含义
可燃混合气的成分对发动机的影响
正常燃烧
燃烧速度
火焰传播速度
dm = vL FL ρ m dt
火焰前锋面积
未燃混合 气密度
火焰传播方式可分为层流火焰传播和湍流火焰传播。 火焰传播方式可分为层流火焰传播和湍流火焰传播。 层流火焰传播
不正常燃烧
2.表面点火 表面点火
2）影响表面点火的因素及预防措施： ）影响表面点火的因素及预防措施： ＊凡是能使缸内T、P降低的因素，都可预防 降低的因素， 凡是能使缸内 、 降低的因素 热表面点火 ＊选用低沸点汽油和含胶质少的机油 ＊在燃料中加抑制表面点火的添加剂 ＊适当降低压缩比 ＊选用合格的火花塞、排气门 选用合格的火花塞、
层流火焰燃烧速度
湍流火焰燃烧速度
湍 流 火 焰
湍流较弱
湍流强烈
火焰传播速度
dm = vT FT ρ m dt
火焰前锋面积
未燃混合 气密度
汽油机的燃烧过程
＊各阶段的划分 ＊各阶段的特点 ＊影响各阶段的因素
思 考 点3到达时刻对发动机的影响？ Ⅰ—滞燃期 Ⅱ—急燃期 Ⅲ—后燃期 滞燃期 急燃期 后燃期
不正常燃烧
2.表面点火 表面点火
3）与爆燃的区别： ）与爆燃的区别： 被炽热表面点燃，无压力波产生， ＊被炽热表面点燃，无压力波产生，而爆燃时为 自燃，有压力波产生。 自燃，有压力波产生。 沉闷的敲缸声（主要是由活塞、连杆、 ＊沉闷的敲缸声（主要是由活塞、连杆、曲轴等 运动件受到冲击负荷产生振动而造成的。） 运动件受到冲击负荷产生振动而造成的。）
汽油机燃烧产物CO2和H2O分解现象 汽油机燃烧产物 分解现象
注意： 注意：后燃期内，由于燃烧已远离上止点，燃烧条件差，燃烧 放热量得不到充分利用，排气温度高，故希望后燃期越短越好
汽油机的燃烧过程
正常燃烧
汽油机 的燃烧 过程 不正常燃烧 后火 表面点火 早火 爆燃
正常燃烧
不正常燃烧
1.爆燃 爆燃
1）现象： ）现象： ＊缸内出现尖锐的金属敲击声 ＊油膜被破坏，机件磨损加剧 油膜被破坏， ＊燃烧室、冷却系统过热，排 燃烧室、冷却系统过热， 温增加 ＊有效功率下降、有效燃油消 有效功率下降、 耗率升高 ＊压力线出现爆震波
不正常燃烧
1.爆燃 爆燃
2）产生的原因： ）产生的原因： 在火焰前锋到达之前，末端混合气的温度、压力超过其 在火焰前锋到达之前，末端混合气的温度、 临界温度、压力而自然，形成新的火焰中心， 临界温度、压力而自然，形成新的火焰中心，火焰传播速度 加大，使得缸内局部压力、温度急剧升高，压力来不及平衡。 加大，使得缸内局部压力、温度急剧升高，压力来不及平衡。 形成冲击波（激波）。冲击波反复撞击缸壁， 形成冲击波（激波）。冲击波反复撞击缸壁，发出尖锐的敲 ）。冲击波反复撞击缸壁 缸声。 缸声。
另一类是利用喷油器向进气管、 另一类是利用喷油器向进气管、进气歧管或气缸内喷 射汽油形成混合气。 射汽油形成混合气。
喷油器 1—燃油滤网2—电接线3—电磁线圈 4—弹簧5—衔铁6—针阀7—轴针
可燃混合气的成分对发动机的影响
概念： 概念：过量空气系数
燃烧1kg燃料所实际供给给的空气质 过量空气系数 = 完全燃烧1kg燃料所需的理论料所需量
降低燃烧循环变动的措施
多点点火 组织进气涡流 提高发动机转速 采用化学计量空燃比 采用燃油电控喷射技术 采用快燃、 采用快燃、速燃燃烧技术 加大点火能量
汽油机燃烧过程与柴油机燃烧过程的区别
1.属于预混合燃烧，具有定容燃烧的形式。燃烧持续期 属于预混合燃烧，具有定容燃烧的形式。 属于预混合燃烧 约为25~40℃A（柴油机约为 ℃ （柴油机约为50~70℃A） 约为 ℃ ） 2.压缩比小，一般为7~9（柴油机约为 压缩比小，一般为 ）。热效率 压缩比小 （柴油机约为12~22）。热效率 ）。 低，排温高。 排温高。 3.最高燃烧温度高（接近定容燃烧）。 最高燃烧温度高（接近定容燃烧）。 最高燃烧温度高 4.易燃烧不完全（过量空气系数小）。 、HC、NOx 易燃烧不完全（过量空气系数小）。CO、 、 易燃烧不完全 ）。 排放高。 排放高。 5.挥发损失大（汽油的挥发性好） 挥发损失大（汽油的挥发性好） 挥发损失大
2.影响急燃期的因素有： 影响急燃期的因素有： 影响急燃期的因素有
火焰传播速度 火花塞位置
燃烧室型式 点火提前角
概念：压力升高率 概念：
∆p p3 − p2 = ∆ϕ ϕ 3 − ϕ 2
3.影响后燃期的因素有： 影响后燃期的因素有： 影响后燃期的因素有
火焰前锋过后未来得及燃烧的燃料 贴附在缸壁上未燃混合气层这部分燃料