汽油机混合气形成讲义
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即空燃比 A/F=9-18。
③混合气初始温度Ta: Ta↑→UT↑。 注意，混合气火焰传播界限并非常数，它是随条
件
而变化的，如混合气温度高，点火能量大，气体紊流
强等，火焰传播界限就扩大；混合气中废气含量多，
界限就变窄。
2．火焰前锋面积AT
利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合，
可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积，以调整燃烧
（二）影响燃烧速度的因素
燃烧速度Um： 单位时间燃烧的混合气质量。 Um== dm/dt=ρTUTAT [kg/s].
式中 ρT ——未燃混合气密度； UT——火焰传播速度； AT——火焰前锋面积。
控制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。 1. 火焰传播速度UT
火焰传播速度是决定明显燃烧期长短的主要因素。 现代汽油机的UT一般可高达50—80m/s。在5000～ 8000rpm，燃烧时间仅0.001～0.002s。
点燃； ⑤形成火焰中心，火焰向四周传播； ⑥气缸压力脱离压缩线开始急剧上升。
影响τi长短的因素： ①燃料，辛烷值↑→ τi ↑ ； ②缸内(p+T)↑→ τi ↓； ③混合气浓度（α=0.8~0.9 时，τi最短）； ④残余废气系数γ↑→ τi ↑ ⑤点火能量↑→τi↓。
希望：尽量缩短 并保持稳定。γ↑→ τi ↑
（Ⅱ）明显燃烧期（2-3点）：从火焰核心形成火焰传 播到整个燃烧室。
作用：把大量燃料的化学能迅速转变为热能； 特点：是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。
明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动 力性愈好。
用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程 度。平均压力升高率 λp〔kPa／ºCA〕 ：
速度。它直接影响到明显燃烧期相当曲轴转角的位置
及燃烧速度变化的情况，与压力上升密切相关。
3.可燃混合气密度ρT 增大未燃混合气
密度，可以提高燃 烧速度，因此增大 压缩比和进气压力 等，均可加大燃烧 速度。
（三）、汽油机的不规则燃烧
汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况 下，1.各循环之间的燃烧差异; 2.各缸之间的燃烧差异。
影响UT 的主要因素是：燃烧室中气体的①紊流 运动 ②混合气成分③混合气初始温度。
①紊流运动：紊流运动是由一定运动方向 的涡流和无规则的气体脉动所组成。涡流运动 可使火焰前锋表面扭曲，甚至分隔成许多火焰 中心，使火焰前锋燃烧区加厚，如图所示，火 焰传播速度加快。
紊流较弱
紊流强烈
②混合气成分不同，火焰传播 速度也明显不同，如图所示 为实验所得火焰传播速度与 过量空气系数的关系。
动减小； ④加大点火能量，采用多点点火，情况可有所改善； ⑤点火时刻和点火位置对燃烧变动很敏感。
2、各缸间燃烧差异原因：主要是由于分配不均 匀造成的. 危害：整个汽油机be↑ ，Pe↓排放性能恶化。
影响因素： ① 分配不均匀: 在进气管内存在着空气、燃料蒸气、 各种比例的混合气、大小不一的雾化油粒以及沉积 在进气管壁上厚薄不同的油膜，要想让它们均匀分 配到各个气缸是很困难的。 ② 进气歧管的差别:各缸间进气重叠引起的干涉等现 象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状 态等不能完全一致。 ③ α的影响:各缸混合气成分不同，使得各 缸不可能 在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济 混合气或功率混合气浓度。 ④进气管的设计 :进气系统所有零件的设计和安装位 置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都 会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计
（Ⅱ）明显燃烧期； （Ⅲ）后燃期。
点火提前角：是指从火花塞跳火到上 止点间的曲轴转角。可用其表示点火时 刻。
（Ⅰ）着火延迟期（1-2点）： 从火花塞跳火压力偏离压缩线的时间或曲轴转角。 作用：点燃混合气形成火焰核心； 特点：燃烧量小，压力升高不明显。 火花塞放电特性 ：
①两极电压达10～15Kv； ②击穿电极间隙的混合气，造成电极间电流通过； ③电火花能量多在40～80mJ； ④局部温度可达3000K，使电极附近的混合气立即
第四章 汽油机混合气的形成与燃烧
1、汽油机燃烧过程的特点： ①混合气均匀，在气缸外部形成混合气预混合时间长 ②火花塞放电点火，可控制点火时间、地点、能量；
③传播式燃烧，燃烧速度和放热速率取决于火焰传播 速度。
2、火焰传播速度UT——单位时间内火焰前锋面相对 未燃混合气向前推动的距离。用UT表示[m/s]。
当α=0.85－0.95时，火焰传 播速度最大，燃烧速度最快， 功率也最大，称为功率混合 比。
当α=1.03－1.1时，火焰传播
速度较大，氧气又充足，燃
烧完全，称为经济混合比。
火焰传播下限： α＞1.3－1.4时，火焰传播速度降低，甚至不能传播。 火焰传播上限： α＜0.4－0.5时，混合气过浓，也使火焰不能传播。 为了保证可靠的工作，汽油机的α在0.6－1.2范围，
1、 循环变动:工况一定各个循环的示功不同。
原因：①火花塞附近混合气的混合比； ②气体紊流性质、程度在各循环均有变动，致
使火焰中心形成的时间不同，即由有效着火时间变动 而引起。 危害： 使空燃比和点火提前角调整对每一循环都不可能处 于最佳状态→be↑ ，Pe↓，不正常燃烧倾向增加，整 个汽油机性能下降。 影响的因素： ①当α=0.8～0.9时循环燃烧变动最小； ②在中等负荷以上变动较小； ③加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一般变
（Ⅲ）后燃期（3点以后）， 从压力最高点到燃料燃烧90%以上的时间或
曲轴转角。
作用 ①火焰前锋后未及燃烧பைடு நூலகம்燃料再燃烧； ②贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧； ③高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新 氧化。
特点：燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。 希望：尽量减少后燃期。
唯一地由定时的火花点火开始，且火焰前锋以一 定的正常速度传遍整个燃烧室的过程。
3、燃烧速度Um：单位时间燃烧的混合气质量。 燃烧 速度用Um表示[kg/s]. Um= dm/dt=ρTUTAT [kg/s].
式中 ρT ——未燃混合气密度； UT——火焰传播速度；
AT——火焰前锋面积。
§4-1 汽油机燃烧过程
一、汽油机正常燃烧： （一）汽油机正常燃烧过程： 燃烧过程分为三个阶段： （Ⅰ）着火延迟期；
p
p
p3
3
p2
2
式中 p3, p2 —第二阶段终点3和起点2的压力； 3,2 —第3和2相对上止点的曲轴转角。
一般明显燃烧期约占20ºCA ～40 ºCA曲轴转角，
燃烧最高压力Pmax出现在上止点后12ºCA～15ºCA曲 轴转角， λp=175~250kpa/ ºCA为 宜。λp 值过高，工 作粗暴，对排污(NOx)亦不利。
③混合气初始温度Ta: Ta↑→UT↑。 注意，混合气火焰传播界限并非常数，它是随条
件
而变化的，如混合气温度高，点火能量大，气体紊流
强等，火焰传播界限就扩大；混合气中废气含量多，
界限就变窄。
2．火焰前锋面积AT
利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合，
可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积，以调整燃烧
（二）影响燃烧速度的因素
燃烧速度Um： 单位时间燃烧的混合气质量。 Um== dm/dt=ρTUTAT [kg/s].
式中 ρT ——未燃混合气密度； UT——火焰传播速度； AT——火焰前锋面积。
控制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。 1. 火焰传播速度UT
火焰传播速度是决定明显燃烧期长短的主要因素。 现代汽油机的UT一般可高达50—80m/s。在5000～ 8000rpm，燃烧时间仅0.001～0.002s。
点燃； ⑤形成火焰中心，火焰向四周传播； ⑥气缸压力脱离压缩线开始急剧上升。
影响τi长短的因素： ①燃料，辛烷值↑→ τi ↑ ； ②缸内(p+T)↑→ τi ↓； ③混合气浓度（α=0.8~0.9 时，τi最短）； ④残余废气系数γ↑→ τi ↑ ⑤点火能量↑→τi↓。
希望：尽量缩短 并保持稳定。γ↑→ τi ↑
（Ⅱ）明显燃烧期（2-3点）：从火焰核心形成火焰传 播到整个燃烧室。
作用：把大量燃料的化学能迅速转变为热能； 特点：是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。
明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动 力性愈好。
用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程 度。平均压力升高率 λp〔kPa／ºCA〕 ：
速度。它直接影响到明显燃烧期相当曲轴转角的位置
及燃烧速度变化的情况，与压力上升密切相关。
3.可燃混合气密度ρT 增大未燃混合气
密度，可以提高燃 烧速度，因此增大 压缩比和进气压力 等，均可加大燃烧 速度。
（三）、汽油机的不规则燃烧
汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况 下，1.各循环之间的燃烧差异; 2.各缸之间的燃烧差异。
影响UT 的主要因素是：燃烧室中气体的①紊流 运动 ②混合气成分③混合气初始温度。
①紊流运动：紊流运动是由一定运动方向 的涡流和无规则的气体脉动所组成。涡流运动 可使火焰前锋表面扭曲，甚至分隔成许多火焰 中心，使火焰前锋燃烧区加厚，如图所示，火 焰传播速度加快。
紊流较弱
紊流强烈
②混合气成分不同，火焰传播 速度也明显不同，如图所示 为实验所得火焰传播速度与 过量空气系数的关系。
动减小； ④加大点火能量，采用多点点火，情况可有所改善； ⑤点火时刻和点火位置对燃烧变动很敏感。
2、各缸间燃烧差异原因：主要是由于分配不均 匀造成的. 危害：整个汽油机be↑ ，Pe↓排放性能恶化。
影响因素： ① 分配不均匀: 在进气管内存在着空气、燃料蒸气、 各种比例的混合气、大小不一的雾化油粒以及沉积 在进气管壁上厚薄不同的油膜，要想让它们均匀分 配到各个气缸是很困难的。 ② 进气歧管的差别:各缸间进气重叠引起的干涉等现 象，导致各缸进气量、进气速度以及气流的紊流状 态等不能完全一致。 ③ α的影响:各缸混合气成分不同，使得各 缸不可能 在最佳调整状况下工作，即各缸不可能都处于经济 混合气或功率混合气浓度。 ④进气管的设计 :进气系统所有零件的设计和安装位 置都有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都 会破坏均匀分配，其中影响最大的是进气管的设计
（Ⅱ）明显燃烧期； （Ⅲ）后燃期。
点火提前角：是指从火花塞跳火到上 止点间的曲轴转角。可用其表示点火时 刻。
（Ⅰ）着火延迟期（1-2点）： 从火花塞跳火压力偏离压缩线的时间或曲轴转角。 作用：点燃混合气形成火焰核心； 特点：燃烧量小，压力升高不明显。 火花塞放电特性 ：
①两极电压达10～15Kv； ②击穿电极间隙的混合气，造成电极间电流通过； ③电火花能量多在40～80mJ； ④局部温度可达3000K，使电极附近的混合气立即
第四章 汽油机混合气的形成与燃烧
1、汽油机燃烧过程的特点： ①混合气均匀，在气缸外部形成混合气预混合时间长 ②火花塞放电点火，可控制点火时间、地点、能量；
③传播式燃烧，燃烧速度和放热速率取决于火焰传播 速度。
2、火焰传播速度UT——单位时间内火焰前锋面相对 未燃混合气向前推动的距离。用UT表示[m/s]。
当α=0.85－0.95时，火焰传 播速度最大，燃烧速度最快， 功率也最大，称为功率混合 比。
当α=1.03－1.1时，火焰传播
速度较大，氧气又充足，燃
烧完全，称为经济混合比。
火焰传播下限： α＞1.3－1.4时，火焰传播速度降低，甚至不能传播。 火焰传播上限： α＜0.4－0.5时，混合气过浓，也使火焰不能传播。 为了保证可靠的工作，汽油机的α在0.6－1.2范围，
1、 循环变动:工况一定各个循环的示功不同。
原因：①火花塞附近混合气的混合比； ②气体紊流性质、程度在各循环均有变动，致
使火焰中心形成的时间不同，即由有效着火时间变动 而引起。 危害： 使空燃比和点火提前角调整对每一循环都不可能处 于最佳状态→be↑ ，Pe↓，不正常燃烧倾向增加，整 个汽油机性能下降。 影响的因素： ①当α=0.8～0.9时循环燃烧变动最小； ②在中等负荷以上变动较小； ③加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一般变
（Ⅲ）后燃期（3点以后）， 从压力最高点到燃料燃烧90%以上的时间或
曲轴转角。
作用 ①火焰前锋后未及燃烧பைடு நூலகம்燃料再燃烧； ②贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧； ③高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新 氧化。
特点：燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。 希望：尽量减少后燃期。
唯一地由定时的火花点火开始，且火焰前锋以一 定的正常速度传遍整个燃烧室的过程。
3、燃烧速度Um：单位时间燃烧的混合气质量。 燃烧 速度用Um表示[kg/s]. Um= dm/dt=ρTUTAT [kg/s].
式中 ρT ——未燃混合气密度； UT——火焰传播速度；
AT——火焰前锋面积。
§4-1 汽油机燃烧过程
一、汽油机正常燃烧： （一）汽油机正常燃烧过程： 燃烧过程分为三个阶段： （Ⅰ）着火延迟期；
p
p
p3
3
p2
2
式中 p3, p2 —第二阶段终点3和起点2的压力； 3,2 —第3和2相对上止点的曲轴转角。
一般明显燃烧期约占20ºCA ～40 ºCA曲轴转角，
燃烧最高压力Pmax出现在上止点后12ºCA～15ºCA曲 轴转角， λp=175~250kpa/ ºCA为 宜。λp 值过高，工 作粗暴，对排污(NOx)亦不利。