本章要求:
了解:汽油机有害排放物的生成机理与控制,汽油机燃烧室。
理解:影响燃烧的因素和措施。
掌握:汽油机混合气的形成,汽油机正常燃烧过程,爆燃和表面点火。;1.燃烧过程的重要性
燃料燃烧完全的程度,直接影响到热量产生的多少和排出的废气的成分,而燃烧时机又关系到热量的利用程度。所以燃烧过程是影响发动机的动力性、经济性和排气污染的主要过程,同时与噪声、振动、启动性能和使用寿命也有重大关系。;1、火花塞跳火
2、缸内压力线偏离纯压缩线的始点
3、缸内最高压力点
θ-点火提前角;二、燃烧过程的几个阶段;2、明显燃烧期(速燃期);最高压力过早使压缩功增大,过迟散热损失增大;过大产生振动、噪音,过小使膨胀功减少。
压力升高率:即曲轴每转1度时,缸内气体压力的平均升高量:
λP=△P/△θ
ΔP=(P3-P2)
Δθ=(θ3-θ2)
λP表征压力变化的急剧程度。λP过大,发动机振动和噪声大,工作粗暴;λP在175~250MPa/℃A,汽油机工作柔和,性能好。;3、补燃期(后燃期);总结:;汽油机燃烧过程与柴油机燃烧过程的区别:;第二节汽油机的不正常燃烧;(二)原因;(三)危害;(四)影响爆燃的因素;1、燃料因素
汽油机的压缩比,应适应汽油辛烷值的要求。
2、使用因素
发动机转速增加,进气速度加快,压缩终了气体的紊流度提高,火焰传播速度加快,爆燃程度减弱;气缸残余废气多,会使混合气自燃温度提高,着火延迟期加长,可减弱爆燃;
过量空气系数在0.85~0.95时,自燃温度低,着火延迟期短,爆燃最严重;BTDC大,易爆燃;缸内积碳使热阻加大,壁面温度升高,实际压缩比增加,爆燃加重。—影响混合气的温度和压力
3、结构因素
燃烧室结构能使压缩终了气体紊流速度提高,火焰传播速度加快,能避免爆燃;火花塞的位置和数目使火焰行程缩短,可减少爆燃;使末端气体接触的燃烧室壁强冷却,可减少爆燃;采用小直径的气缸,不易爆燃。;(五)减轻爆燃的措施;二、表面点火或热面点火;1、非爆燃性表面点火-火焰以正常速度传播;⑴早燃的危害;⑵与爆燃的区别
①沉闷的“敲缸声”。
②被炽热表面点燃,无压力波产生,而爆燃时为自燃,有压力波产生。
另外:;2、爆燃性表面点火(激爆)
热面点火后火焰以爆燃速度传播。由燃烧室沉积物引起的
发动机低速、低负荷运转时,燃烧室表面极易形成导热性很差的沉积物。沉积物被高温火焰包围,急剧氧化而白炽化,将混合气点燃。
压力升高率高5倍,最高压力高150%;;第三节影响燃烧过程的因素;1.点火提前角θ;θ过小,由于燃烧开始时活塞已下行,燃烧容积较大,燃气与气缸接触面积大,导致:
(1)损失一部分膨胀功。
(2)燃烧在膨胀过程中进行,后燃量增大。
→散热损失大,排气温度过高,发动机过热,功率下降。但缸内温度、压力的降低,使t2增大,爆燃倾向减小。
最佳点火提前角:在一定的发动机负荷、转速下,对应最大的功率和最低的燃油消耗率的点火提前角。;点火调整特性:
在一定的发动机转速、一定的节气门开度下,Ne与ge随点火提前角的改变而变化的规律。;2.混合气成份;2)低负荷或怠速时→较浓的混合气
残余废气多,会引起断火;燃烧速度慢,发动机易过热;高温未燃成分在排气管口与空气相遇而激烈氧化,排气管放炮。α=0.4~0.5为火焰传播上限。;3.发动机转速n;n↑→最佳点火提前角↑(图5-6),
所以发动机上装有离心式点火自动提前装置。;4.发动机负荷;5.其他因素;三、结构因素的影响;(二)燃烧室;图5-10燃烧室容积分布对燃过程的影响;2)应具有良好的抗爆性。
A.结构尽量紧凑
面容比小(烧室表面积与容积之比)
火焰传播距离短,爆燃↓
散热面积小,ηt↑
激冷区小,HC↓
B.燃烧室内的混合气要有适当的涡流强度(进气涡流、挤气涡流)。
进气涡流:利用进气口和进气道的形状(切线和螺旋线)形成的
涡流。
挤气涡流:利用活塞顶部和缸盖底部狭小间隙在压缩时挤进的涡
流。
;C.降低末端混合气的温度(在汽缸盖挤气间隙处布置冷却水套)。
3)火花塞的位置要安排适当—应装在燃烧室中央偏离排气门处。
适中—火焰传播距离短t1↓爆燃↓
靠排气门—t2↑爆燃↓
靠进气门—着火稳定
4)尽量增加进气量
进气口直径大、弯少光滑;(三)气缸直径d
d↑→面容比↓,→传热损失↓→经济性↑。
但火焰传播距离↑→t1↑→爆燃倾向↑。
对车用汽油机,d一般小于100mm。
(四)气缸盖和活塞的材