汽油机燃烧过程课件

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第一节 汽油机燃烧过程分析
影响滞燃期的因素： 燃料本身的分子结构和物理化学性能； 开始点火时气缸内气体的压力温度。与压缩比有关，
压缩比高，滞燃期短； 过量空气系数，在过量空气系数为0.8—0.9时，最短。 残余废气增加，增加 气缸内混合气运动强，则稍有增加。 火花能量大，缩短。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
Ⅱ、火焰传播阶段（急燃期）：火焰核心形成到火焰烧遍 整个燃烧室，最高压力出现，上止点后12—15ºCA。 特点：压力升高迅速，用⊿P/⊿φ=（P3-P2）/ （ φ3- φ2 ）评价，在0.2—0.4MPa/ºCA。 汽油机第Ⅱ阶段越短，越靠近上止点，经济性，动 力性越好。但⊿P/⊿φ过大，噪声大，工作粗暴，一 般⊿P/⊿φ在0.175—0.25MPa/ºCA为宜。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
3、火焰传播速率 火焰前锋相对于燃烧室壁面传播的绝对速率。 Sf=ST+Se 式中： ST—湍流火焰速率。 Se—已燃区膨胀速率。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
（三）火焰传播界限 影响因素：影响可燃混合气初期放热速率和散热速 率的因素。例如：可燃混合气的初始温度、残余废 气系数、点火能量、气流运动、燃烧室设计等。
可燃混合气的初始温度 残余废气系数 点火能量 气流运动：湍流增强，火焰传播界限增大 燃烧室设计：残余废气容易排除，火焰传播界限增
大
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第二节 汽油机爆震燃烧和表面点火
一、爆燃 末端混合气的自燃现象。 1. 产生原因： 电火花跳火，火焰传播，末端混合气在压缩终点温
度基础上，受到火焰面的热幅射，压缩加速了自己 的化学反应，在火焰末达到时，就自燃了，形成另 外一个或多个火焰核心，从这些中心以高速传播， 热量迅速放出，局部压力剧增，来不及膨胀，形成 冲击波，敲击壁面产生清脆的金属敲击声。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
二、点燃式内燃机的正常燃烧 （一）点燃式内燃机的燃烧过程
Ⅰ、着火阶段（滞燃期）：由火花跳火到形成火焰中心， 压力明显脱离压缩线。 电火花跳火：集中加入热量，电极间温度可达 2000℃；击穿混合气，离解成活性中心，加速反应， 形成火焰核心。 特点：燃烧量小，压力升高不明显。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
一、预混燃烧与扩散燃烧 1. 预混燃烧：混合过程比燃烧反应要快得多，或火焰
到达之前，燃料与空气已经充分混合，这种可燃混 合气燃烧称之为预混燃烧。 2. 扩散燃烧：混合过程控制了燃烧速率，主要特征是 燃烧速率取决于使燃料和氧化剂达到适宜进行化学 反应所需要的扩散速率。
第二节 汽油机爆震燃烧和表面点火
4. 爆震影响因素 （1）运转因素 1）点火提前角 点火提前角增大， 火焰传播时间缩短；最高压力增
大，末端混合气受到的挤压增大，温度增大，爆震 倾向增大。后者起主要作用，点火提前角增大，爆 震倾向增大。 2）发动机转速 转速增加， 火焰传播速度增加，爆震倾向减小；吸 气损失增加，吸入空气温度增加； 充量系数下降， 最高燃烧压力下降，终燃混合气温度下降。爆震倾 向下降。
第四章 汽油机燃烧过程
第一节 汽油机燃烧过程分析 第二节 汽油机爆震燃烧和表面点火 第三节 汽油机循环燃烧变动 第四节 汽油机排出的有害物及其控制 第五节 使用、调整因素对汽油机燃烧过程的影响 第六节 汽油机燃烧室设计 第七节 稀燃技术的应用与发展
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一、涡流
1. 进气涡流：进气过程中形成的，绕气缸轴线有组织 的气流运动。
（二）火焰传播速率和燃烧速率 1、层流火焰传播速率 火焰前锋相对于未燃温合气的相对速率。
dm b
SL
dt Af u
式中：
Af—火焰面积 ρu—未燃混合气密度 dmb/dt—质量燃烧率
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第一节 汽油机燃烧过程分析
2、湍流火焰速率 湍流作用： 1）大标度的湍流将使火焰前锋面发生扭曲，除使其面积 增大外，还可以使火焰前锋分裂成许多燃烧中心， 导致火焰速率大大增加； 2）小标尺的湍流也可大大增加火焰面中分子与新鲜混 合气中的分子的相互渗透，使燃烧速率增加。 ST=SLFSR 式中： FSR—火焰速率比
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第二节 汽油机爆震燃烧和表面点火
2. 外部特征 敲缸； 轻微爆震时，发动机功率略增；强烈爆震时，发动
机功率下降，工作不稳，转速下降，发动机有较大 振动。 冷却系过热 缸盖温度上升。 3 严重爆震时的后果 输出功率、热效率降低 气缸过热 零件应力增加。
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五、热力混合
直喷式柴油机，上止点附近接近刚体流，燃烧室中 心压力低，外围压力高。燃烧室中流体受离心力及 压差作用。火焰向燃烧室中心运动，新鲜混合气向 外壁运动。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
点燃式汽油机的燃特点： 缸外形成混合气（蒸发性好、自燃温度高），混合
气形成时间长，整个吸气过程和压缩过程都在混合， 均匀混合气； 外源点火，可控制点火时间与地点； 传播式燃烧。燃烧速度、放热率取决于火焰传播速 度。
2. 进气涡流的产生方法
采用带导气屏的进气门
切向气道。结构简单，流动阻力小，对气口位置敏 感。
螺旋气道。能产生较强进气涡流，制造工艺要求高， 调试工作量大。
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二、挤流 压缩过程后期，活塞表面的某一部分和气盖彼此靠
近时所产生的径向或横向气流运动称为挤压流动， 又称挤流。与涡流比，强度低，持续时间短，活塞 下行，很快下降消失，起辅助作用。 三、滚流 在进气过程中形成的，绕垂直于轴线的有组织的空 气旋流，称为滚流或横轴涡流。 四、湍流 气缸中形成的无规则的气流运动称为湍流。
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第一节 汽油机燃烧过程分析
Ⅲ、后燃期：明显燃烧期终点到燃料基本上燃烧完全点。 特点： 1）燃烧速度慢。高温下燃烧产物分解的H2、O2、和 CO余隙壁面附近不完全燃烧部分继续燃烧。 2）补燃在膨胀冲程的后期，热量利用率下降，希望 后燃尽可能少。
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第一节 汽油机燃烧过程分析