汽油机机燃烧过程

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
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


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
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，燃烧前温度也最高。根据计
算，离火花塞最远的地方，着火前混合气温度比火花塞附近
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。
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。
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）。
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
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。
（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。
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。
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，
汽油机燃烧过程概况
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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。
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。