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文件名称:汽车动力原理 课件 5.1汽油机的混合气形成与燃烧.pptx
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更新时间:2025-06-25
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第五章发动机混合气

形成和燃烧(汽油机);目录;第一节汽油喷射式发动机;进气管喷射:

单点喷射

单点喷射系统的汽油机,与化油器式汽油机相比,性能改善不显著。;燃油喷射在进气门背面,喷出的油束顺着进气流漂流,进入气缸中气化,没有完全气化的油滴在气缸壁上形成油膜。

没有被空气带走的油滴,一部分在进气门处气化,这会使混合气不均匀。;多点喷射系统;三、燃油喷射系统组成及控制方法;第二节汽油机正常燃烧过程;正常燃烧过程;

1燃烧过程

燃烧过程按其压力变化的特征,可分为I、Ⅱ、Ⅲ三个阶段。

I.着火延迟期(滞燃期)

从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止这段时间,称为着火延迟期,见图5—2中阶段I所示。从火花塞跳火开始到上止点的曲轴转角,称为点火提前角,用θig表示。;火花塞跳火后,并不能立刻形成火焰中心,因为混合气氧化反应需要一定时间。当火花能量使局部混合气温度迅速升高,以及火花放电时,两极电压在15000V以上时,混合气局部温度可达2000℃,加快了混合气的氧化反应速度。这种反应达到一定的程度(所需要时间约占整个燃烧时间的15%左右时),出现发光区,形成火焰中心。此阶段压力无明显升高。;着火延迟期长短的影响因素

燃料本身的分子结构和物理化学性质

过量空气系数(=0.8~0.9时最短)

开始点火时气缸内温度和压力(取决于压缩比)

残余废气量

气缸内混合气的运动

火花能量大小等。;Ⅱ.明显燃烧期(急燃期)

从火焰中心形成到气缸内出现最高压力为止这段时间,称为明显燃烧期,见图5—2中第Ⅱ阶段。;当火焰中心形成后,火焰前锋以20~30m/s的速度,从火焰中心开始逐层向四周的未燃混合气传播,直到连续不断扫过整个燃烧室。混合气的绝大部分(约80%以上)在此期间内燃烧完毕,压力、温度迅速升高,出现最高压力点3。下图为正常燃烧时,火焰前锋的瞬时位置。;;最高压力点3出现的时刻,对发动机功率、燃油消耗有很大影响。

过早,混合气点火早,使压缩功增加,热效率下降;

过迟,燃烧产物的膨胀比减小,燃烧在较大容积下进行,散热损??增加,热效率也下降。

实践证明,最高压力出现在上止点后12°~15°曲轴转角时,示功图面积最大,循环功最多。此时对应的点火提前角为最佳点火提前角。因而,可以通过调整点火提前角,使最高燃烧压力出现在适宜的位置。;Ⅲ.补燃期(后燃期)

从最高压力点开始到燃料基本燃烧完为止,称为补燃期。

明显燃烧期内火焰前锋扫过的区域,部分未燃尽的燃料继续燃烧;

吸附于缸壁上的混合气层继续燃烧;

部分高温产物分解等,因在膨胀过程中温度下降又重新燃烧、放热。;由于活塞下行,压力降低,使补燃期内燃烧放出的热量不能有效地转变为功。

同时,排气温度增加,热效率下降,影响发动机动力性和经济性。

因此,应尽量减少补燃。正常燃烧时,汽油机补燃较柴油机轻得多。;2、燃烧速度

燃烧速度是指单位时间内燃烧的混合气的量。;影响燃烧速度的因素如下:

1.火焰速度

火焰速度是决定明显燃烧期长短的主要因素。现代汽油机的UT可高达50-80m/s。影响火焰速度的主要因素有:燃烧室中气体的紊流运动、混合气成分和混合气初始温度。;1)紊流运动是指无数小气团的一种无规则运动,每一气团的大小不一,其流动速度也不一致,但其宏观流动方向是一致的。

紊流运动使火焰燃烧区厚度增加,火焰传播速度加快,紊流强度与火焰速度比成正比关系。

2)混合气成分不同,火焰传播速度明显不同,

3)混合气初始温度高,火焰传播速度增加。;第二章发动机的节能原理与技术;2.火焰前锋面积

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,以调整燃烧速度。

3.可燃混合气的密度

增大未燃混合气的密度,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。;定义:是指在稳定正常运转情况下,内燃机各循环之间的燃烧差异和各缸之间的燃烧差异。

1.各循环之间的燃烧差异

2.各缸间的燃烧差异;原因:燃烧的不稳定性

气体运动的循环变动

混合气成分的变动,主要与点火过程(滞燃期)有关。

表现:循环的压力波动

影响循环波动的因素:

混合气浓度、发动机负荷、转速、点火时刻、燃烧室形状,火花塞位置、压缩比、配气定时等

为提高发动机功率,减少油耗,降低排放污染和噪声,应使燃烧差异降到最小限度;1.各循环之间的燃烧变动;原因:可燃混合气对各缸分配不均

危害:

各缸混合气成分不同,不能使各缸处于理想的混合浓度工作。

使发动机功率下降

油耗上升,排放污染加大

个别缸出现过热、火花塞烧损现象;主要影响因素:

进气管