汽油燃烧液体燃料
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• 理论上最高压力点越接近上止点，发动机的 功率和经济性越高。但是最高压力点刚好出 现在上止点时，发动机工作粗暴，机械磨损 增加，对发动机工作也不利。汽油机燃烧室 中的火焰传播速度应不超过20～30m/s，平均 压力上升速度应不超过0.15～0.20MPa，燃烧 室最高压力应出现在上止点后12～18°(平均 约15°)。
补燃期
• 从气缸压力最高点至燃烧结束上的这段时期 称为补燃期。补燃期没有明确的结束时间。
• 产生原因：混合气不均匀，明显燃烧期后和 膨胀行程初期，仍然有少量未燃气体或燃烧 不完全的产物继续进行燃烧。
• 燃料蒸发性好，雾化混合均匀，燃烧完全程 度高，补燃期在膨胀行程初期便可结束。如 后燃严重，甚至在排气过程中还有燃烧现象。
l．燃料的燃烧性质
• 燃料的抗爆性通常用辛烷值表示，在航空汽 油中同时用品度表示燃料的富油抗爆性，汽 油的牌号就是根据其辛烷值的高低来规定的。 因此，辛烷值(或品度)愈高的汽油在发动机 中使用时愈不易产生爆震
2．发动机设计构造对爆震的影响
• 压缩比 发动机的压缩比对爆震有极大的影响， 发动机的压缩比越大，或增压程度愈高，压 缩行程终了时气缸内混合气的温度和压力就 愈高，爆震倾向越大。
源自文库
二、爆震燃烧
• 1.爆震现象 • 发动机出现强烈震动，并发出金属敲击声，
同时发动机功率降低，排气冒黑烟，这种现 象便是爆震，也叫敲缸或爆燃。
• 2．爆震燃烧的特征及其危害
3、爆震产生原因
当火花塞点火后，随着火焰在气缸中的传播， 未燃部分的混合气受已燃气体的压缩和热的 传导，温度压力急剧升高，化学反应加强， 形成较多的活性中心。在燃烧的后期，最后 部分未然混合气经过诱导期(τ1和τ2诱导期)， 混合气中的过氧化物或过氧化物自由基的浓 度逐渐加大。燃料中的过氧化物急剧分解， 在一次火焰前锋尚未到达之前，未燃部分局 部温度超过其自燃点，发生自燃并产生爆震 波，
• 压缩行程中混合气已开始焰前反应，火花塞 点火后，火花附近的混合气温度急剧升高， 氧化加剧，形成大量的活性中心，释放部分 热量，局部温度升高超过自燃点，形成火焰 中心。
• 诱导期放出的热量除提高本身温度外，还消 耗于加热邻近混合气。气体压力上升极缓， 与不点火时的情况无明显差别，P-φ图反映不 出来。
第九章 点燃式发动机中的燃烧
主要内容 • 了解汽油机正常燃烧过程 • 掌握汽油机爆震产生的原因及影响因素 • 掌握抗爆性评定方法 • 了解抗爆剂
第一节 点燃式发动机中的正常燃烧
1、汽油机燃烧基本情况
• 一般要求：完全、及时和正常地燃烧
• 高速汽油机燃烧过程很短，约0.003～0.005s， 相当于曲轴回转角50～60°。
• 补燃期放出热量不能充分利用，所以补燃期 越短越好。
• 正常燃烧示功图
第二节 爆 震 燃 烧
一、 点燃式发动机中的不正常燃烧 两类，即炽热点火和爆震燃烧。 • 炽热点火指点火火花以外，在火焰前
锋到达之前，由燃烧室内炽热表面或 者积炭引起的点火燃烧。 • 爆震(Knocking)指燃烧过程中在点火火 焰前锋到达之前，在残余未燃混合气 中引起的自燃发火。
炽热点火（表面点火）分类
(1)早燃 表面点火发生在电火花正常点火之
(2)迟燃 表面点火发生在电火花正常点火之后。
(3)激爆(碰爆Wild Ping)不规则的爆燃性炽热点 火，是循环早期出现的炽热点火的后果，往 往是由脱落下来的积炭颗粒所引起的。激爆 以后燃烧室内有明显的积炭。
(4)隆震(Rumble) 这是指多处炽热点火引起的 压力急剧升高。
• 压缩接近终了时气缸内的压力约1.0～1.4MPa， 温度约250～400℃，不能自燃。一般在上止 点前15～25°左右用电火花点火。
2、汽油机中的正常燃烧过程
火花塞点火后，形成火焰中心，火 焰前锋在混合气中逐层向外传播，直 至燃烧完毕。
3、正常燃烧分三个阶段：
诱导期：由火花塞点火开始，到形成火焰中 心。
• 点火提前角 发动机的点火提前角增大， 燃烧时气缸内的最大压力也增加。它 使未燃混合气的诱导期缩短，爆震倾 向增大。
• 气缸尺寸、燃烧室形状及火花塞位置 最远部分离火花塞越远越易产生爆震。
3．发动机操作条件对爆震的影响
• 混合气成分：最大爆震出现在α=0.8～0.9处， 燃烧气体的温度最高，压力最大，只有环已 烷在α=1.12时的爆震倾向最大。混合气过浓 或过稀，爆震都有减轻的倾向。
度虽然很大，但燃烧情况良好。但当t1>t2时， 即在正常火焰尚未达到时，最后部分未燃混
合气已开始着火，这时便会产生爆震。
三、影响爆震的因素
• 凡是影响t1和t2时间长短的各种因素均对爆 震的产生有影响。
• 影响爆震的因素可以归纳为三个方面：燃料 的燃烧性质，即燃料的抗爆性；发动机设计 构造；发动机的操作条件。
• 设t1表示火焰中心形成时起到正常火焰传播 到最后部分未燃混合气为止所需的一段时间，
t2表示从火焰中心形成时起到最后部分混合 气达到自行发火时为止所需的一段时间，t2 即大致相当于最后部分混合气的总诱导期
(τ1十τ2)。如果t1<t2，即在最后部分未燃 混合气尚未自燃之前，正常火焰即将其点着，
则燃烧情况正常而不产生爆震。这时燃烧速
• 进气温度：进入气缸空气温度的升高，混合 气的温度也升高。发动机整个工作循环的温 度也升高，加速了燃料焰前反应的速度，使 爆震的倾向增强。
• 进气压力 ：当进气压力提高时，也能加速混 合气的焰前反应，从而增强爆震的倾向。
• 转速：转速增大爆震倾向减弱。原因：转速 增加，紊流强度增大，火焰传播速度增加。
明显燃烧期
• 从火焰中心形成到绝大部分燃料燃尽、 气缸压力达到最大值的这段时间就称 为明显燃烧期
• 由于在这阶段内大部分燃料参与反应， 产生的热量剧增，而活塞正处在上止 点附近，容积变化不大，因此，燃烧 室内的温度迅速上升，压力也急剧升 高到最大值。
• 最高压力出现在上止点前，活塞尚在上行， 显然对动力性能有损。如果最高压力出现在 上止点以后很远，燃烧将在较大容积内进行， 燃烧速度降低，膨胀作功能力减弱，发动机 的功率和经济性都会降低。
补燃期
• 从气缸压力最高点至燃烧结束上的这段时期 称为补燃期。补燃期没有明确的结束时间。
• 产生原因：混合气不均匀，明显燃烧期后和 膨胀行程初期，仍然有少量未燃气体或燃烧 不完全的产物继续进行燃烧。
• 燃料蒸发性好，雾化混合均匀，燃烧完全程 度高，补燃期在膨胀行程初期便可结束。如 后燃严重，甚至在排气过程中还有燃烧现象。
l．燃料的燃烧性质
• 燃料的抗爆性通常用辛烷值表示，在航空汽 油中同时用品度表示燃料的富油抗爆性，汽 油的牌号就是根据其辛烷值的高低来规定的。 因此，辛烷值(或品度)愈高的汽油在发动机 中使用时愈不易产生爆震
2．发动机设计构造对爆震的影响
• 压缩比 发动机的压缩比对爆震有极大的影响， 发动机的压缩比越大，或增压程度愈高，压 缩行程终了时气缸内混合气的温度和压力就 愈高，爆震倾向越大。
源自文库
二、爆震燃烧
• 1.爆震现象 • 发动机出现强烈震动，并发出金属敲击声，
同时发动机功率降低，排气冒黑烟，这种现 象便是爆震，也叫敲缸或爆燃。
• 2．爆震燃烧的特征及其危害
3、爆震产生原因
当火花塞点火后，随着火焰在气缸中的传播， 未燃部分的混合气受已燃气体的压缩和热的 传导，温度压力急剧升高，化学反应加强， 形成较多的活性中心。在燃烧的后期，最后 部分未然混合气经过诱导期(τ1和τ2诱导期)， 混合气中的过氧化物或过氧化物自由基的浓 度逐渐加大。燃料中的过氧化物急剧分解， 在一次火焰前锋尚未到达之前，未燃部分局 部温度超过其自燃点，发生自燃并产生爆震 波，
• 压缩行程中混合气已开始焰前反应，火花塞 点火后，火花附近的混合气温度急剧升高， 氧化加剧，形成大量的活性中心，释放部分 热量，局部温度升高超过自燃点，形成火焰 中心。
• 诱导期放出的热量除提高本身温度外，还消 耗于加热邻近混合气。气体压力上升极缓， 与不点火时的情况无明显差别，P-φ图反映不 出来。
第九章 点燃式发动机中的燃烧
主要内容 • 了解汽油机正常燃烧过程 • 掌握汽油机爆震产生的原因及影响因素 • 掌握抗爆性评定方法 • 了解抗爆剂
第一节 点燃式发动机中的正常燃烧
1、汽油机燃烧基本情况
• 一般要求：完全、及时和正常地燃烧
• 高速汽油机燃烧过程很短，约0.003～0.005s， 相当于曲轴回转角50～60°。
• 补燃期放出热量不能充分利用，所以补燃期 越短越好。
• 正常燃烧示功图
第二节 爆 震 燃 烧
一、 点燃式发动机中的不正常燃烧 两类，即炽热点火和爆震燃烧。 • 炽热点火指点火火花以外，在火焰前
锋到达之前，由燃烧室内炽热表面或 者积炭引起的点火燃烧。 • 爆震(Knocking)指燃烧过程中在点火火 焰前锋到达之前，在残余未燃混合气 中引起的自燃发火。
炽热点火（表面点火）分类
(1)早燃 表面点火发生在电火花正常点火之
(2)迟燃 表面点火发生在电火花正常点火之后。
(3)激爆(碰爆Wild Ping)不规则的爆燃性炽热点 火，是循环早期出现的炽热点火的后果，往 往是由脱落下来的积炭颗粒所引起的。激爆 以后燃烧室内有明显的积炭。
(4)隆震(Rumble) 这是指多处炽热点火引起的 压力急剧升高。
• 压缩接近终了时气缸内的压力约1.0～1.4MPa， 温度约250～400℃，不能自燃。一般在上止 点前15～25°左右用电火花点火。
2、汽油机中的正常燃烧过程
火花塞点火后，形成火焰中心，火 焰前锋在混合气中逐层向外传播，直 至燃烧完毕。
3、正常燃烧分三个阶段：
诱导期：由火花塞点火开始，到形成火焰中 心。
• 点火提前角 发动机的点火提前角增大， 燃烧时气缸内的最大压力也增加。它 使未燃混合气的诱导期缩短，爆震倾 向增大。
• 气缸尺寸、燃烧室形状及火花塞位置 最远部分离火花塞越远越易产生爆震。
3．发动机操作条件对爆震的影响
• 混合气成分：最大爆震出现在α=0.8～0.9处， 燃烧气体的温度最高，压力最大，只有环已 烷在α=1.12时的爆震倾向最大。混合气过浓 或过稀，爆震都有减轻的倾向。
度虽然很大，但燃烧情况良好。但当t1>t2时， 即在正常火焰尚未达到时，最后部分未燃混
合气已开始着火，这时便会产生爆震。
三、影响爆震的因素
• 凡是影响t1和t2时间长短的各种因素均对爆 震的产生有影响。
• 影响爆震的因素可以归纳为三个方面：燃料 的燃烧性质，即燃料的抗爆性；发动机设计 构造；发动机的操作条件。
• 设t1表示火焰中心形成时起到正常火焰传播 到最后部分未燃混合气为止所需的一段时间，
t2表示从火焰中心形成时起到最后部分混合 气达到自行发火时为止所需的一段时间，t2 即大致相当于最后部分混合气的总诱导期
(τ1十τ2)。如果t1<t2，即在最后部分未燃 混合气尚未自燃之前，正常火焰即将其点着，
则燃烧情况正常而不产生爆震。这时燃烧速
• 进气温度：进入气缸空气温度的升高，混合 气的温度也升高。发动机整个工作循环的温 度也升高，加速了燃料焰前反应的速度，使 爆震的倾向增强。
• 进气压力 ：当进气压力提高时，也能加速混 合气的焰前反应，从而增强爆震的倾向。
• 转速：转速增大爆震倾向减弱。原因：转速 增加，紊流强度增大，火焰传播速度增加。
明显燃烧期
• 从火焰中心形成到绝大部分燃料燃尽、 气缸压力达到最大值的这段时间就称 为明显燃烧期
• 由于在这阶段内大部分燃料参与反应， 产生的热量剧增，而活塞正处在上止 点附近，容积变化不大，因此，燃烧 室内的温度迅速上升，压力也急剧升 高到最大值。
• 最高压力出现在上止点前，活塞尚在上行， 显然对动力性能有损。如果最高压力出现在 上止点以后很远，燃烧将在较大容积内进行， 燃烧速度降低，膨胀作功能力减弱，发动机 的功率和经济性都会降低。