汽油机机燃烧过程

汽油机的异常燃烧
炽热面形成：
1、容易形成炽热表面的部位有排气门头部、火花塞裙部（可高达 800~900°C）、燃烧室内壁突出部位等。 2、燃烧室壁面积碳的导热性差难以冷却，易形成炽热表面。
汽油机的异常燃烧
防止表面点
火的措施
清除燃烧室
表面凸起物
清除燃烧室
表面的积碳
保证冷却系
的正常工作
使用抗爆性
好的汽油
汽油机燃烧过程概况
知识 要点
汽油机的异常燃烧
汽油机的异常燃烧
汽油机正常燃烧的特征是，火花点火引燃并以火核为中心的火焰有序传播。 若设计或者控制不当，汽油机也会出现如爆燃和表面点火等异常现象。
燃烧异常 现象
爆燃
表面点火
其他
汽油机的异常燃烧
爆燃
1. 爆燃的现象 爆燃汽油机最主要的一种不正常燃烧，常在压缩比较高和大负荷时出现。 如下图所示，爆燃发生时，缸内压力曲线出现高频大幅度波动（锯齿波）， 同时发动机会产生一种高频金属敲击声，因此也称爆燃为敲缸或爆震。
滞燃 补燃 汽油机燃 期 期
烧的三个 阶段 急燃期
汽油机燃烧过程概况
Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-显燃期 Ⅲ-补燃期
汽油机燃烧的三个阶段
Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-显燃期 Ⅲ-补燃期
汽油机燃烧的三个阶段
2、明显燃烧期（急燃期）
① 由2点到3点（如右图）的期间称为明 显燃烧期。在此期间，以火核为原点， 火焰前锋面向各个方向传播，直至扩 展到整个燃烧室。
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
汽油机燃烧过程特点：
根据上述的火焰传播和分段燃烧的模型分析，汽油机燃烧过程有以下的 特点：
1. 各层混合气是在不同压力和温度下点燃的。在未燃区。离
火花塞最远的单元前受压最大，燃烧前温度也最着火前的温度要高200℃左右因此爆燃总是产生在最后燃烧 部分。
Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-显燃期 Ⅲ-补燃期
汽油机燃烧的三个阶段
2、明显燃烧期（急燃期）
② 在均质混合气中，当火焰中心 出现后，与其临近的一薄层混 合气首先燃烧即形成极薄的火 焰层，称为火焰前锋。 ③ 火焰前锋向前推进的法向移动 速度，称为火焰传播速度。火 焰 传 播 速 度 ： 车 用 一 般 30— 60m/s
汽油机的异常燃烧
汽油机的异常燃烧
爆燃抑制方 法
适当减小点 火提前角
降低压缩比
优化燃烧室 设计
提高燃料抗 爆性
汽油机的异常燃烧
表面点火：
1、在汽油机中，由燃烧室内炽热表面引起的着火称为表面 点火。表面点火使汽油机燃烧过程变得不可控制，引发 一系列不良后果。
2、发生在火花塞点火之前的表面点火也称为早火（早燃）， 反之则称为后火（后燃）。
分段燃烧的模型：
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
分段燃烧的原理：
① 假设在第1区的全部气体在等容的条件下点燃， 于是第1单元的压力就远远超过第2、3、4单元。 第1单元的气体膨胀压缩第2、3、4单元直至达 到压力平衡（如b所示）。 ② 第2单元的混合气引燃后由于燃烧放热而膨胀， 将压缩火焰面前的第3、4单元的未然混合气和 第1单元已燃的燃烧气，并达到压力平衡（如图c 所示）。这一燃烧过程继续进行，直到全部单元 都引燃为止。在燃烧终了时，燃烧室中的情况如 图a所示，燃烧室内的压力又趋于平衡。
（a）正常燃烧 （b）轻微爆燃
（c）强烈燃烧
汽油机的异常燃烧
2. 汽油机爆燃时一般出现以下外部特征：
①发出频率为3000~7000Hz的金属振音 ③冷却系统过热，气缸盖温度、冷却液温度和润滑油温度均明显上升；
②轻微爆燃时，发动机功率和转速下降，工作不稳定，机身有较大振动； ④爆燃严重时，汽油机甚至冒黑烟。
第一节 汽油机燃烧过程概况
指导老师：XX教授 姓名：XXX 专业：******** 学号：*********
汽油机燃烧过程概况
汽油机燃烧的三个阶段
知识 要点
空燃比对火焰传播速度的影响
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
汽油机的异常燃烧
汽油机燃烧的三个阶段
汽油机燃烧的三个阶段
知识 要点
汽油机燃烧的三个阶段
④ 在采用特殊措施保证混合气均匀、各缸混合比一致的条件下， 当空燃比A/F=19左右时，汽油机的效率最高。但在实际成 批生产的汽油机中，由于各缸混合比不完全一致时，当 A/F=19时，出现火焰传播不充分或断火现象。因此生产线 上成品生产的汽油机平均混合比在A/F=16~17时，可以得 到最高热效率。一般认为汽油机的空燃比在A/F=10~19时， 火焰可以在混合气中传播，使混合气基本燃尽。
此时的空燃比为理论空燃比。
② 当空燃比A/F约为13时，火焰传播速度最快，这是汽油机功率也最大。 ③ 当空燃比A/F=13.5~14时，火焰温度最高。
空燃比对火焰传播速度的影响
火焰传播速度是指火焰面从火花塞向四周传播，火焰面的法向移动速度。火 焰在汽油和空气的混合气中的传播速度随混合气的浓度即空燃比A/F而变化。
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
汽油机燃烧过程的特点:
根据上述的火焰传播和分段燃烧的模型分析，汽油机燃烧过程有以下的 特点： 2.每一个已燃单元的燃烧气要受到正在燃烧的燃烧气层的压缩，因 此在燃烧室中发生温度分层现象。燃烧结束时，气缸内压力均匀，但温度 分布不均匀。
3.由于火焰传播燃烧是一系列的等压燃烧，汽缸内压力越来越高， 未然气体受到已燃气体的膨胀作用的压力，其密度也越来越大。
燃烧室内火焰燃烧及燃烧过程特点
右图表示出燃烧室中已燃气体的质量与体
积的关系。最初燃烧30%体积的混合气按质量计
只有10%，而最后燃烧的30%体积的混合气按质
量计却高达60%，即使最后燃烧的10%体积的混 合气按质量计也可高达25%。图中曲线是根据高 速摄影计算的，计算时已减去活塞运动对体积的 影响。
新氧化。
Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-显燃期 Ⅲ-补燃期
汽油机燃烧的三个阶段
汽油机燃烧过程概况
知识 要点
空燃比对火焰传播速度的影响
空燃比对火焰传播速度的影响
火焰传播速度是指火焰面从火花塞向四周传播，火焰面的法向移动速度。火 焰在汽油和空气的混合气中的传播速度随混合气的浓度即空燃比A/F而变化。
① 按汽油的化学当量要求，空燃比A/F约等于14.8时的混合气为理论混合气，


3 2
3
2
汽油机燃烧的三个阶段
3、后燃期：
1. 由2点到3点的期间称为后燃期。在3点时， 火焰前锋面已传播到燃烧室壁面，整个燃烧室 被火焰充满。 2. 此阶段参加燃烧的燃料主要有： ① 火焰前锋面过后未完全燃烧的燃料以及壁面 附近的未燃混合气。 ② 高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO）等重
汽油机燃烧过程概况
知识 要点
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
汽油机燃烧室内火焰的传播燃烧：
汽油机燃烧室中的火焰传播燃烧是一系列的
等压燃烧，在封闭的燃烧室中火焰传播的情况相
当的复杂，图为汽油机的火焰传播简图。
燃烧室内火焰传播燃烧及燃烧过程特点
下图表示一个高度简化的长方形燃烧室中的分段燃烧模型，活塞的运动略 去不计。假设火花塞位于燃烧室的左侧，火焰前锋以垂直与燃烧室的纵横平 面波推进。燃烧室中的气体被虚构的边界分为4个等质量部分，分别用标号 1~4标注，黑点代表气体的一个小单元。
汽油机燃烧的三个阶段
明显燃烧期（急燃期）的特点：
I. 混合气约80—90%在此期间燃烧完毕，温度、压力迅速升高，最高压 力在上止点后12℃A-15℃A（循环功最多）一般占20—30ºCA。缸内 最高压力点与最高温度点重合。 II. 急燃期越短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性越好。但可能导 致压力升高率值过高，工作粗暴。 绝大部分燃料在这一阶段燃烧，活塞又靠近上止点，所以气缸压力急剧 上升。用平均压力上升速度来表示：[MPa/（°）] p2、p3——第二阶段起点和终点的压力（MPa） p p p