第三章 汽油机混合气形成和燃烧

null第三章 汽油机混合气形成和燃烧第三章 汽油机混合气形成和燃烧重点：正常与不正常燃烧过程及使用因素的影响；燃烧室。 难点：不正常燃烧过程及影响因素。null燃烧过程是将燃料的化学能转变为热能的过程。进入汽缸中的燃料燃烧完全的程度，直接影响到热量产生的多少和排出废气的成分，而燃烧时间或燃烧相当于曲轴转角的位置，又关系到热量的利用和气缸压力的变化，所以对燃烧过程的要求： （1）完全：充分利用燃油的热能；减少废气排放。 （2）及时：在上止点附近燃烧，循环功最多。 （3）正常：正常燃烧，才能保证发动机工作稳定、可靠。 null汽油机与柴油机相比主要有如下特点: 汽油机 柴油机 1 点燃式。 压燃式。 2 进入气缸的是混合气， 进入气缸的是新鲜空气， 混合时间长。 混合时间短。 3最高温度高，热负荷大。 最高压力高，机械负荷大。 4 压缩比低， = 6～10。 压缩比高， = 12～22。 5 有爆燃问。 有工作粗暴问题。 6 组织气流运动的目的是为了 组织气流运动的目的是为了 加速火焰传播，防止爆燃。 让燃油与空气更好地混合。第一节 汽油机混合气形成 第一节 汽油机混合气形成 一般汽油机是预混合燃烧，即到压缩行程终了时已大致形成均质混合气，并以电火花点火燃烧。 一般汽油机是预混合燃烧，即到压缩行程终了时已大致形成均质混合气，并以电火花点火燃烧。 化油器式汽油喷射式null一、化油器混合气形成过程喉管真空度——化油器喉管最小截面处因其流流速加大而产生的负压，它对主供油系的油量其调节作用。 进气管真空度——在节气门之后、混合室及进气管中的负压。它用来控制怠速油系，真空省油器加浓的时刻及真空点火提前角null真空度随转速变化曲线null节气门关闭，进气管真空度很高，喉管真空度接近零。 节气门开启，喉管真空度加大，进气管真空度下降，随着节气门开大，两者越来越接近，最后喉管真空度超过进气管的真空度。null1 喉口流速  P  雾化效果 2 节气门开度  喉口真空度 , 进气管真空度   从 到 3. 节气门开度一定, n  ,  4. 节气门开度，n    蒸发性  蒸发性null（一） 理想化油器特性 各种工况下满足最佳性能要求的理想混合比 — 即所谓理想化油器特性。 1 影响因素 （1） 转速n — 影响较小。 （2） 负荷 — 影响大。 2 空燃比 null经济混合气 （中等负荷） A / F = 17 功率混合气 （全负荷） A / F = 12～14 怠速混合气（节气门关闭） A / F = 10～12.4 （1） 常用工况 — 中等负荷要求提供经济混合气。 （2） 负荷 > 90% 以及怠速, 低速下 — 加浓。null（二） 简单化油器特性 单纯依靠喉口真空度 决定供油量的化油器。 节气门开度变化  A/F 变化   A/F — 混合气浓 与理想化油器有差异, 不能满足 汽油机要求。nullnull（三） 主供油系校正 渗入空气法： 改善措施: 随着 增加时，拟制燃料流量的增加，或者进一步加大空气流量。目前最广泛的方法是加入泡沫管 null开始工作时 — 简单化油器。 之后,   泡沫孔起作用。当 时 第一排孔 — 混合液浓度 —喷油增多  第二排孔前—进入油井的空气增多 nullnull（四） 满负荷加浓与怠速加浓 经主供油系统校正后, 负荷   A / F。 满负荷时 — 要求A / F 怠速时 — 要求A / F 1 满负荷加浓 加浓装置 — 机械省油装置和真空省油装置。 节气门开度80～85%，  一定程度开始起作用。 2 怠速加浓 怠速加浓系统  可使怠速nnull（五） 燃料调整特性 在一定节气门开度和一定转速下, 有效功率 、有效比油耗 随发动机燃料消耗量 或过空气系数的变化关系。 1 调节：化油器主量孔针阀位置或浮子室真空度以改变化油器的供油量。 2 记录： 和 、 。 3 得： , 曲线 null4 曲线：（2） 节气门部分开启 A 做出不同节气门开度下的, 曲线。 B 做两组曲线的包络线 — 理想负荷特性（1） 节气门全开 A— 功率混合气 B— 经济混合气 null5 主量孔、空气量孔的调节和确定 作不同主量孔及空气量孔尺寸的负荷特性试验, 选择与理想负荷特性曲线拟合最好的作为主量孔和空气量孔的定型尺寸（配剂尺寸）。 但转速不同, 该配剂尺寸很难保证化油器在所有转速下均与理想负荷特性拟合好, 这是化油器式发动机不能很好地与车用性能匹配的关键所在。null（六）、化油器变工况运行 1 加速过程 （1） 急加速 节气门突然开大 油量增大滞后, 导致, 混合气变稀，Me反而下降，不能满足车用。因此加设加速系统 — 加速泵, 瞬间向缸内额外喷油。 （2） 稳定加速 — 加速泵不起作用。 nullnull2 急减速过程 节气门突然关闭  , 混合气瞬间变浓。设置节气门缓冲器, 以减慢节气门关闭速度。 3 起动过程 起动需浓混合气, 但此时 , 可能吸不出油, 加之喉口速度, 雾化差, 油滴沉积严重, 使, 混合气稀。 起动需  = 0.4～0.5，A / F = 3～9的浓混合气。 设置阻风门 — 关闭 主油系, 怠速油系, 加速油系同时供油  混合气变浓。null4 多喉口与多腔化油器 多重喉口, 多腔化油器 — 主副腔 小喉口 — 雾化好 大喉口 — 保证进气 主腔 — 小流量 主、副腔 — 大流量null（七）、大气条件对化油器使用的影响 海拔高度 ρ空气  。 海拔高度 1000 m   5.6 %。 大气温度  ρ空气    经济性, 排放多。nullnull（一） 化油器式发动机的不足之处 1 部分负荷时节流损失大 2 不可能在各种工况下均提供最佳混合比 3 对大气条件和环境适应性差 4 油膜流动 — 各缸混合气分配不均匀二、汽油喷射（Electronic Fuel Injection）（二）汽油喷射系统的组成（二）汽油喷射系统的组成1、空气系统：用于计量并控制燃烧所必要的空气量。 L方式和D方式 2、燃料系统：由电动燃油泵向各缸喷嘴及起动喷嘴压送具有一定压力的燃油，并控制燃油压力。主要有电动汽油泵、油嘴及压力调节器组成。 3、控制系统：控制系统由监测发动机状态的各类传感器，以及根据这些信号计算喷油量的计算机组成.null电控燃油喷射系统基本简图null电控燃油喷射系统基本构成null（一）空气系统(空气流量传感器) 1、翼片式空气流量传感器工作原理 当吸入发动机的空气流入传感器进气道时，传感器翼片就会受到空气气流压力产生的推力力矩和复位弹簧推理力矩的作用。当空气流量增大时，气流压力对翼片产生的推力力矩增大，推力力矩克服弹簧力矩使翼片偏转角度a增大，直到推力力矩与弹簧力矩平衡为止。进气量越大，偏转角越大，由于翼片总成和电位计的滑臂均固定在转轴上，所以在翼片旋转的同时，滑臂也随之偏转。当空气流量增大时，VC与VS之间的电阻值减小，两端子之间的信号电压US降低。当空气流量减小时VC与VS之间的电阻值减增加，US增高。null2、热丝及热膜空气流量传感器（热线风速式） 传感器壳体两端设置有与进气道相连接的圆形连接接头，空气的出入口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。 其内部套装一个取样管，其中间设有一个直径很小（约70um）的铂金属丝作为发热元件，所以称热丝。 热膜式传感器是热丝的改进，其发热元件采用平面形铂金属薄膜（厚200nm）电阻器，故称热膜电阻。 null3、涡流式空气流量传感器（卡门涡街式） 燃油供给系统示意图燃油供给系统示意图（二）燃料系统其主要部件是电动汽油泵、喷油嘴和压力调节器 null其功用是根据ECU的指令完成具体的供油操作动作。1、电动燃油泵 1-进油口 2-转子 3-滚珠 4-泵体 5-出油口1-进油口 2-限压阀 3-滚子泵 4-电动机 5-出油单向阀 6-出油口涡轮式电动燃油泵的结构及工作原理涡轮式电动燃油泵的结构及工作原理组成：燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀（单向阀）、卸压阀等。叶轮泵壳体出油口进油口叶片滤清器叶轮前轴承电动机定子电动机转子单向出油阀卸压阀出油口null 卸压阀 作用：燃料压力达到4.5~6.0Kg/cm²以上时，阀门开启，释放一部分燃油，以防止燃油压力上升过高。 单向出油阀 作用： 阻止燃油倒流，保持系统内具有一定的残余压力，便于下次起动。 防止气阻。燃料泵工作时燃料泵停止工作时null2、燃油分配管及油压调节器 null作用：调节燃油压力，使输油管内燃油压力与进气管内气体压力的差值保持恒定。使喷油器喷油量仅与喷油时间有关。燃油压力调节器构造燃油压力调节器工作原理燃油压力调节器工作原理null3、电磁喷油器 计量燃油喷射系统的喷油量null功用：根据ECU的指令，控制燃油喷射量。 结构型式：电磁式喷油器 安装位置：单点喷射：节气门体空气入口处； 多点喷射：各缸进气歧管或气缸盖上的各缸进气道处。 分类： 按喷油口的结构不同，分孔式和轴针式 按喷油器的驱动方式不同，分电流驱动和电压驱动两种单点喷射系统用喷油器多点喷射系统安装位置喷油器的结构及工作原理喷油器的结构及工作原理多点燃油喷射系统的喷油器一般采用上部进油式，即进油口设在喷油器的头部。 电磁线圈电流导通，铁心被吸，柱塞和针阀被吸到与衔铁接触为止，阀门开启，燃料通过缝隙喷出。 喷射量取决于针阀的行程，喷口面积, 燃料喷射压力，电磁线圈的通电时间。 当喷油器的结构和喷油压力一定时，喷油量取决于电磁线圈的通电时间孔式喷油器构造null喷油器控制电路喷油器控制电路各车型喷油器控制电路基本相同，一般都是通过点火开关和主继电器（或熔丝）给喷油器供电，ECU控制喷油器搭铁。只是不同发动机喷油器数量、喷射方式、分组方式不同，ECU控制端子数量不同 。（三）控制系统（三）控制系统有各类传感器、电器及电控单元（ECU）组成null （1）、同时喷油的控制 各缸喷油器并连在一起，电磁线圈电流有一只功率管VT驱动控制按时间划分分为同时喷射、分组喷射及顺序喷射null（2）、分组喷射的控制 将喷油器喷油分组进行控制，四缸分两组，六缸分三组，八缸分四组。四缸分组方式如下：null （3）、顺序喷射的控制 控制电路与正时关系图如右所示喷油顺序与点火顺序同步，点火时刻在压缩上止点前开始，喷油时刻在排气上止点前开始。汽油喷射系统的优点 汽油喷射系统的优点 汽油喷射系统油量计量与控制的精度高 供油系统采用正压力输送及喷射，雾化质量好，改善了燃烧过程 ，有利于提高整机经济性 电控技术的应用有利于改善瞬态响应性能，实现反馈控制，改善加速性和排放性 多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性 ，避免燃油在进气管中的沉积 取消了化油器喉管，提高了充气效率 ，有利于改善动力性第三章作业1第三章作业1写一篇字数不少于500字的关于汽油喷射系统的小短文（概念、组成、特点、应用及前景）第二节 汽油机燃烧过程 第二节 汽油机燃烧过程 一、正常燃烧过程 1点为火花塞跳火点，2点为出现火焰中心，3为最高压力点。一、正常燃烧过程将燃烧过程分为三个阶段：着火延迟期、明显燃烧期和补燃期。(一) 着火延迟期特点：（1）火花放电时两极电压达10~15kV，局部温度可达3000K，加快了混合气的氧化反应速度。(一) 着火延迟期 从火花塞跳火到形成火焰中心。（2）压力无明显升高。点火提前角： 从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角。 着火延迟期的长短与以下因素有关： 着火延迟期的长短与以下因素有关： （5）残余废气量 （1）混合气成分 （2）开始点火时的缸内气体温度和压力 （3）缸内气体流动 （4）火花能量混合气过量空气α=0.8~0.9时，着火延迟期最短。气体温度和压力越高，着火延迟期越短。加强紊流运动，氧化反应速度加快，着火延迟期缩短。加大火花能量，着火延迟期缩短。阻碍燃烧反应作用，使着火延迟期变长。各循环的着火延迟期长短不同；尽量缩短着火延迟期并保持稳定。(二) 明显燃烧期 从形成火焰中心到最高压力出现。 (二) 明显燃烧期当火焰中心形成之后，火焰向四周传播，形成一个近似球面的火焰层，即火焰前锋，从火焰中心开始层层向四周未燃混合气传播，直到连续不断的火焰前锋扫过整个燃烧室。null 火焰传播速度：火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。车用汽油机，燃烧室的火焰传播速度可达50-80m/s。缸内无涡流缸内有涡流 常用平均压力升高率λp 〔kPa／（º）〕表征压力变化的急剧程度。 常用平均压力升高率λp 〔kPa／（º）〕表征压力变化的急剧程度。 式中△p—明显燃烧期始点和终点气体压力差（kPa）; △φ—明显燃烧期始点、终点相对上止点曲轴转角差（CAº）。 汽油机的λp在200~400 kpa/(º)的范围内。占20º~40º曲轴转角λp=175~250kpa/(º)为宜(三) 补燃期(三) 补燃期 从最高压力点开始到燃料基本燃烧为止。在此阶段参加燃烧的燃料主要有（2）贴附在缸壁未燃混合气层的部分燃烧。在此阶段参加燃烧的燃料主要有（3）高温分解的燃烧产物（H2、O2、CO等）重新氧化。 补燃是在活塞向下运行中燃烧，热效率低，应尽量缩短补燃期。（1）火焰前锋后未及时燃烧的燃料再燃烧。二、燃烧速度 燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量，可以表达为 式中 Ρt —未燃混合气密度； μT —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。 二、燃烧速度 影响燃烧速度的因素： 燃烧室中气体的紊流运动； 混合气成分； 混合气初始温度。 影响燃烧速度的因素： 1. 火焰传播速度μT1.影响μT 的因素2. 火焰前锋面积AT 3. 未燃混合气密度ρTnull （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。（δ为前锋燃烧区的厚度）紊流运动使火火焰前锋燃烧区的厚度δ增加。 即μT↑ 。（2）混合气成分对火焰传播速度的影响 当α=0.85~0.95时，火焰传播速度最大，燃烧速度最快，功率最大，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。（2）混合气成分对火焰传播速度的影响 （3）混合气初始温度： 混合气初始温度高，火焰传播速度增加。 火焰传播下限： α ＞1.3~1.4时，混合气过稀，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，即空燃比A/F=9~18。 （3）混合气初始温度： 混合气初始温度高，火焰传播速度增加。2．火焰前锋面积AT2．火焰前锋面积AT3. 可燃混合气密度ρT密度↑→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。利用燃烧室几何形状及其火花塞位置的配合，可以改变不同时期火焰前锋扫过的面积，以调整燃烧速度。三、汽油机的不规则燃烧    （一）各循环之间的燃烧差异 表现为循环的压力波动。三、汽油机的不规则燃烧a=0.8 pi变动±0.36% n=2000 pz变动±10% n=2000 压缩比=9 节气门全开 a=1.22 pi变动±0.45% n=2000 pz变动±28% 压缩比=9 节气门全开 1. 循环波动的原因 火花塞附近混合气成分和气体紊流的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。2. 循环波动的危害 对每一循环，点火提前角和空燃比不可能调整到最佳值，使发动机的性能指标不可能得到充分优化。 随循环波动的加剧，燃烧不正常甚至失火的循环次数增多，HC等不完全燃烧产物增多，动力性、经济性下降。同时振动及噪声增大，零件寿命下降。 循环波动也是汽油机实施稀薄燃烧的难点之所在。1. 循环波动的原因null（5）点火时刻和点火位置对燃烧变动很敏感。 3. 循环波动的影响因素及改进措施（1）α=0.85-0.95时循环波动率最小，混合气过浓或过稀波动率均增加。（2）在中等负荷以上变动较小，低负荷时，残余废气量相对增多，变动更为明显。（3）加强紊流有助于减少变动，因此转速增加，一般变动减小。（4）加大点火能量，采用多点点火，情况有所改善。（二）各缸之间的燃烧差异 各缸之间的燃烧差异主要是由于燃料分配不均使空燃比不一致造成的。（二）各缸之间的燃烧差异null 危害： 由于各缸混合气成分不同，使各缸不可能都处于经济混合气或功率混合气工作，使发动机功率下降，油耗上升，排放污染严重。 影响因素： 与进气系统所有零件的设计和安装均有关系，任何不对称和流动阻力不同的情况都会破坏均匀分配，进气管的影响最大。第三章作业2第三章作业22画图说明汽油机燃烧过程分为哪几个时期，并简述各个时期的特点。 3指出汽油机不规则 燃烧的原因及应采取的措施。 4试分析影响燃烧速度的因素。 5试分析循环波动的影响因素及改进措施。第三节 汽油机的不正常燃烧   第三节 汽油机的不正常燃烧 一、爆燃 （一）爆燃的外部特征 气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称为敲缸。 排气冒黑烟。 一、爆燃（二）爆燃产生的原因 正常燃烧：有明显的火焰前锋，且逐层向外传播，直至燃烧完毕。 爆燃：火焰前锋未到，未燃混合气的温度达到其自燃温度而着火燃烧，形成新的火焰中心，产生新的火焰传播。（二）爆燃产生的原因 正常燃烧与爆燃的不同 正常燃烧的火焰传播速度为50~80m/s，无压力冲击波，压力升高率在200~400 kpa/(º)的范围内。 轻微爆燃时，火焰传播速度约为100m/s~300m/s，强烈爆燃时可高达800m/s~1000m/s。形成强烈的压力冲击波。 冲击波反复撞击燃烧室壁,发出尖锐的敲缸声。正常燃烧与爆燃的不同（三）爆燃的危害 （1）机件过载 强烈爆燃时的冲击波能使机件的机械负荷增加，使机件变形甚至损坏。（三）爆燃的危害 （2）机件烧损 燃烧终了时的温度达2200K~2800K, 而活塞顶、燃烧室壁及缸壁的温度仅为500K~600K。 冲击波会破坏了附面层，使机件过热。严重时，会使活塞头部和气门等机件烧损，轴瓦破碎，火花塞绝缘体破坏，润滑油氧化成胶质，火花塞粘在槽内等故障。 （4）发动机磨损加剧 由于传热损失增加，使冷却水和润滑油温度增加，使润滑油润滑效果变差，零件磨损加剧。 （4）发动机磨损加剧 由于传热损失增加，使冷却水和润滑油温度增加，使润滑油润滑效果变差，零件磨损加剧。 （3）性能指标下降 严重爆燃时的局部高温及强烈的压力冲击波，破坏了附面层，气体向缸壁的传热量大大增加，使热效率下降，功率降低，耗油率增加。 实验表明，严重爆燃时磨损比正常燃烧时大27倍。（5）排气异常 爆燃时产生的高温会引起燃烧产物的热裂解加速，严重时析出碳粒，排气产生黑烟。 爆燃产生的碳粒形成积炭，破坏活塞环、火花塞、气门等零件的正常工作,使发动机可靠性下降。 （5）排气异常 （6）轻微爆燃有利 接近等容燃烧，热效率提高，功率提高，油耗降低。（四） 影响爆燃的因素（四） 影响爆燃的因素t1：火焰形成至传到末端混合气所需时间。t2 ：火焰形成至末端混合气自燃着火所需时间。不发生爆燃的条件：减小火焰传播距离火花塞尽可能中央布置加快火焰传播速度提高混合气的紊流运动降低残余废气系数控制过量空气系数提高进气温度null合理冷却末端混合气加长着火落后期提高燃料抗爆性（提高辛烷值）导热性好的材料（铝合金）优化气缸盖冷却系设计提高残余废气系数减小点火提前角降低进气温度（增压中冷）二、表面点火混合气由炽热表面点燃的现象，统称表面点火。二、表面点火null炽热表面：排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等。早燃： 火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。 外部特征：沉闷的低频敲缸声（600 ~1200）Hz。早燃：null凡能促使燃烧室温度和压力升高以及使积炭等炽热点形成的一切条件。危害：（1）气缸压力、温度急剧升高，工作粗暴。（2）压缩负功增加，动力性和经济性恶化。产生原因：后火： 指在火花塞点火后，炽热表面点燃混合气的现象。 后火若不引发爆燃，对循环热效率稍有改善，但会使燃烧温度升高，有演化为早燃的可能。 后火：与爆燃的不同点：与爆燃的不同点：早：火花塞跳火前爆：火花塞跳火后早：炽热点点燃爆：混合气自燃早：无压力波，敲缸 声沉闷、频率低。爆：有压力冲击波，敲缸声清脆、频率高。 早燃会导致爆燃，爆燃又形成积炭且使温度升高，促使表面点火。null影响表面点火的因素 凡是能降低燃烧室温度和压力、升高率、减少积炭等炽热点形成的因素都有助于防止表面点火。 第三章作业2第三章作业2 6什么是爆震燃烧？影响它的因素有哪些？画出爆震时的P-V图. 7简述使用因素对汽油机爆震燃烧的影响。 8什么是表面点火？如何产生？并画早燃时的P-V图。 9比较早燃与爆燃的异同。 第四节 影响燃烧过程的因素 第四节 影响燃烧过程的因素  一、   汽油的品质       汽油的蒸发性与抗爆性是影响汽油机燃烧过程的主要使用性能。 （一）汽油的蒸发性 汽油的蒸发性用馏程和蒸气压评定。 馏程：汽油馏出一定百分数时的温度。 10%馏出温度：标志汽油的冷起动性。 50%馏出温度：标志汽油中间馏分的蒸发性。 影响发动机的暖车时间、加速性和工作稳定性。 90%馏出温度：标志燃料中含有难于挥发的重质成分的数量。  一、   汽油的品质饱和蒸气压： 油品气液两相达到平衡时，液面蒸气所显示的最大压力。 汽油要有良好的蒸发性。 蒸发性过强，易形成供油系“气阻”，甚至发生供油中断现象。饱和蒸气压：（二）汽油的抗爆性 汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力，用辛烷值评定。 汽油的辛烷值愈高，其抗爆性愈好。汽油的牌号以辛烷值划分。燃料：正庚烷 最差 0辛烷值确定：单缸试验机上进行（二）汽油的抗爆性异辛烷 最好 100马达法辛烷值(MON) ：试验转速及进气温度高。研究法辛烷值(RON ) ：转速及进气温度低。 MON比RON低，两者之差反映出燃料对发动机强化程度的敏感性。二、混合气成分二、混合气成分2.α =1 .03~1.1(经济混合气) 燃烧完全，be最低。 NOx排放量大(温度最高且富氧)。 爆燃倾向最大。null 3.α＜1 燃烧不完全，CO排放量明显上升。 4.α＜0.8及α＞1.2 火焰传播速度缓慢，部分燃料可能来不及完全燃烧，因而经济性差，HC排放量增多且工作不稳定。 中等负荷α＜0.8，出现排气管放炮。 稀混合气，燃烧缓慢，出现回火。三、点火提前角  点火提前角是从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角。其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而定。 最佳点火提前角：动力性、经济性最好时对应的点火提前角。 三、点火提前角null压缩功↑ ，发动机容易过热,工作粗爆程度↑。爆燃倾向↑。nullnull四、 转速 转速增加时，火焰传播速度加快，爆燃倾向减小。 四、 转速加装离心提前调节装置。现代汽油机电子控制点火。燃烧占曲轴转角↑。n↑→点火提前角↑。点火提前调整特性五、负荷燃烧过程占曲轴转角增大，应增大点火提前角，靠真空提前点火装置来调节。 现代汽油机电子控制点火。 低负荷时，燃烧最高压力和温度下降，爆燃倾向较小。五、负荷负荷↓,残余废气相对↑,六、冷却水温度 六、冷却水温度 冷却水温过高时，爆燃及表面点火倾向增加。同时进入气缸的新鲜充量减小，使发动机动力性、经济性下降。 冷却水温过低时，传热损失增多，发动机热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧。 冷却水温度应控制在80℃~90℃（电喷发动机90℃~100℃）范围内。七、大气状况 七、大气状况 大气温度高，同样，气缸充气量减少，动力性和经济性下降，并且容易发生爆燃和气阻，气阻是由于燃油蒸发而在供油系中形成气泡，减少甚至断油的现象。因此在高温炎热地区行车时，因加强冷却系散热，用泵油量大的汽油泵；反之在寒冷地区，要加强进气系统的预热，增强活化能量，以保证燃油雾化、点火及启动。 大气压力低，气缸充气量减少，则混合气变浓，另外，压缩压力低，着火延迟期长和火焰速度慢，动力性和经济性下降，但爆燃倾向减小。第五节 汽油机的燃烧室第五节 汽油机的燃烧室 燃烧室形状是决定燃烧速度，防止不正常燃烧的主要因素，各种改善燃烧的措施也大都需要在燃烧室中实施，燃烧室设计是决定汽油机性能的重要一环。 即要求动力性、经济性，也要工作轻声平稳，还希望结构简单，制造容易。 null 一、 燃烧室设计原则 结构尽量紧凑—以面容比（A/V）来表征 火花塞位置适当 燃烧室形状合理分布 具有高的充气效率 形成适当的紊流运动 末端混合气要适当的冷却防止爆燃早燃null1、结构尽量紧凑—以面容比（A/V）来表征 A/V小，则燃烧室紧凑。优点： ①火焰传播距离小不易爆燃，可提高压缩比 ②相对散热损失小，热效率高 ③熄火面积小（燃烧室壁对火焰具有熄火作用，靠近壁面附近的火焰不能传播），HC排量少null2、火花塞位置适当 火花塞位置与火焰传播距离和燃烧速度的变化率有关，在决定火花塞位置时必须考虑： ①利用新鲜混合气充气扫除火花塞周围的废气，保证低速的工作稳定性，减小各循环间的变动。 ②尽量布置在使末端混合气受热少的位置，如排气门附近。 ③应使由火花塞传播开的火焰面变化分配合理。 ④火焰传播距离应尽可能短null3、燃烧室形状合理分布 ①燃烧室形状首先应满足速燃的要求，将燃烧完90%燃料的燃烧持续期控制在60°曲轴转角之内； ②还要考虑燃烧速度的变化率，压力上升速度不能过高。 null4、具有高的充气效率 考虑进气门、进气道的布置 ①较大的进气门直径或进气流通面积，适于多气门布置。 ②进气流线短，转弯少，使混合气尽可能平之光顺的流入燃烧室。null5、形成适当的紊流运动 紊流可以实现： ①增大火焰速度。 ②冷却末端混合气区。 ③减少循环间的燃烧变动。 ④减少熄火厚度。 实现紊流方法： ①进气涡流—利用进气口和进气道的形状，在进气过程中造成气流饶汽缸中心线的旋转运动。 ②挤流—在接近压缩终点时，利用活塞顶部和缸盖底面之间的狭小间隙，将混合气挤入主燃烧室内，形成涡流。是汽油机形成紊流的主要途径。 null6、末端混合气要适当的冷却防止爆燃早燃 为防爆燃和早燃 ①应避免局部热点和突出物。 ②对未燃混合气进行适当冷却。null二、气门布置分类 （一） 顶置 — 楔型、半球型、浴盆型 结构紧凑，面容比（A/V）小，火焰传播距离短, 不易爆燃, 但结构较复杂。 （二） 侧置 — L型 结构简单, 易维修保养, 但火焰传播距离长, 易爆燃, 故压缩比小。 null三、 常用典型燃烧室 （一） L型 里卡多 （ Ricardo ） 公司研制，在老解放车上及某些风冷汽油机上应用。null（二） 楔型 应用较多，性能稳定。 燃烧室侧剖面为楔型。安排激冷区，防止爆燃。燃烧速度高，但噪声、振动大，工作易粗暴。多气门排列受限。低速低负荷性能稳定。曾是车用汽油机应用较为广泛的一种。我国的CA-72、486、491、489汽油机均采用这种结构。null（三） 倒盆型 （ 浴盆型 ） 性能稳定，应用较多。 挤气面积不能小于30%。A/V较大，火焰传播距离长，压缩比不高，燃烧时间拖长，平均压力上升速度小，动力性经济性低，HC排放多，NOX少。工艺性好，增应用广泛。6100、212、桑塔纳JV、奥迪100026BJW均采用此结构。null（四） 半球型或蓬型 1 半球型 应用于高速汽油机中。 流动阻力小，面容比小，散热损失少。激冷区小，HC排放低。null2 篷型 比半球型高度低。 气流运动强，高速性能更好。可安排四气门机构，充气效率更高。压缩比、空燃比大， = 7～13，A/F = 16～22.5，可实现稀薄燃烧。nullnull（五） 碗型 燃烧室位于活塞顶部。 火花塞位于凹坑内 挤气面积 紊流   可达13  A/F可达21.5。 火焰传播距离  爆燃趋势, 可采用稀混合气。null（六）里卡多公司的HRCC燃烧室这种形式的燃烧室在使用99号汽油时，压缩比可以从9提高到13，最经济的空燃比为21.5，在16~22.5的范围内运行。由于压缩比提高挤流增加，使滞燃期明显缩短，火焰传播速度加快，不易发生爆燃，有利于稀混合气着火。null（七） 福特 CVH 型 堤岸型活塞顶，产生压缩涡流，挤气面积为16%。 切向进气道，产生进气涡流。 充气效率较高。激冷区小，使HC 排放下降。使用90号汽油时，压缩比可达8.5。功率、扭矩较大。不同燃烧室的特征及性能比较不同燃烧室的特征及性能比较四、汽油机的分层燃烧及其燃烧室四、汽油机的分层燃烧及其燃烧室前述汽油机采用的工质是均匀的，是空燃比变化在非常狭窄的范围内(A/F＝12.6~17)的混合气，这样的燃烧系统本身具有以下缺点： 1) 汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，所以造成低负荷的经济性较差。null 2) 容易爆燃。凡是火焰传播速度快的混合气，也是容易引起爆燃的因素，因此较浓的混合气(点火所需的混合气)要比较稀的混合气容易引起爆燃。 3) 汽油机始终以点火范围内的混合比工作，使热效率低，如果能以稀混合气工作，可提高循环的热效率。与化学计量比14.8比较，如采用空燃比20和27工作，则发动机的热效率将相应提高8％和12％。null4) 排气污染严重。汽油机排气中有害成分(CO、HC、NOx)的数量与混合气的浓度有密切关系。一般汽油机所使用的混合比范围正是排放高的范围。如果汽油机能以稀的混合气工作，特别是空燃比超过23时能正常工作，就可以得到很低的排放指标。null 为了解决汽油机经济性和排气污染问题，提出了新的燃烧方式——分层给气燃烧 分层给气燃烧的基本原则： 1）有量调节改成质调节，使总的空燃比可以很大 2）混合气在气缸中分层，在火花塞附近为浓混合气，使A/F为12~14，以保证在火花塞附近形成稳定着火核心，实验表明最后燃烧部分混合气的A/F可达60还可以引燃。null 分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气，空燃比在12~13.4左右；而在燃烧中的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。 分层燃烧室可分为统一式和具有副室式两类null1.德士古公司TCCS可控燃烧系统TCCS为统一式燃烧时，压缩比可以提高到12，使用稀薄混合气，无进气节流，低负荷经济性好。初期是在较浓的局部混合气中进行，温升率大，NOX排放量较高，分层不好时，高负荷会冒黑烟，低负荷造成混合气过稀HC排放过多。目前满足各种工况还不很理想。null燃油顺气流喷入燃烧室。油束外表面的小油粒在喷油后很快蒸发形成可燃混合气。火花塞位于较浓混合气的附近容易着火的位置。 空燃比可达100。 技术要求高，稳定分层给气不易，适应变工况能力差，目前实用还有一定困难。null2．波尔协SKS燃烧系统3.复合涡流受控燃烧系统(CVCC)3.复合涡流受控燃烧系统(CVCC)这种发动机拥有两个化油器或两套进气管喷射装置，所以可以分别提供不同过量空气系数的混合气给主、副室的进气系统。null工作时向副室供给少量浓混合气，在点火瞬时，A/F=12.5~13.5向主室供给稀混合气，A/F=20~21.5，通过火焰孔进行适当混合，在副室内和在火焰孔附近形成较浓的中间混合气层，使混合气可靠着火，从火焰孔喷出火焰点燃主室。燃烧缓慢，温度较低，减少NOX，同时排温高，剩余氧较多，把排气管做成双层大容积，起热效应作用，进一步氧化HC和CO，排放性好。4.轴向分层燃烧系统4.轴向分层燃烧系统1-活塞；2-气缸；3-火花塞；4-导气屏进气门；5-喷油器首先，由进气管造成强烈的进气涡流；进气过程后期在进气道上的喷油器将燃料喷入缸内；燃料在涡流作用下，沿气缸轴向产生上浓下稀的分层。这种分层一直维持到压缩行程后期，以保证在火花塞附近是较浓的混合气。 5.滚流（纵涡）分层稀燃系统5.滚流（纵涡）分层稀燃系统在进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线方向旋转的有组织的空气旋流，称为滚流，也称为纵涡或横向涡流。滚流在压缩过程中逐渐被压扁，在上止点附近破碎成许多小尺寸的涡流和湍流，可大大改善混合气燃烧过程。保证火花塞附近形成浓混合气，向缸臂逐渐稀化。1-燃料喷射器 2-进气口隔板 3-翻滚控制活塞第三章作业3第三章作业310影响燃烧过程的因素有哪些？应采取怎样的措施？ 11设计汽油机燃烧室一般应遵循什么原则？ 12简述分层给气燃烧的基本原理。