第三章第三节汽油机燃烧过程

1、第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一般汽油机是在进气管内利用喷嘴或化油器使空气一般汽油机是在进气管内利用喷嘴或化油器使空气和燃油混合，进入气缸后，到压缩行程终了时已大致和燃油混合，进入气缸后，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。形成均质混合气，并以电火花点火燃烧。 一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个时期燃烧过程的三个时期 在在燃烧压力线上，燃烧压力线上，1 1点为火花塞跳火点，点为火花塞跳火点，2 2点点为出现火焰中心，为出现火焰中心，3 3为最为最高压力点。高压力点。 将燃

2、烧过程分为三将燃烧过程分为三个阶段：着火落后期、个阶段：着火落后期、明显燃烧期和补燃期。明显燃烧期和补燃期。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期 从火花塞开始跳火从火花塞开始跳火到火焰中心形成称为到火焰中心形成称为着火着火落后期。落后期。这个阶段缸内的这个阶段缸内的压力线与纯压缩线基本重压力线与纯压缩线基本重合。合。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一

3、、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期从火花塞跳火瞬时到活塞从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时的曲轴转角，行至上止点时的曲轴转角，称为点火提前角，用称为点火提前角，用 表表示。一般为示。一般为2035CA2035CA。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期1)1)着火落后期影响因素着火落后期影响因素（1 1）混合气成分）混合气成分

4、过量空气系数过量空气系数=0.8-=0.8-0.90.9时，着火落后期最短。时，着火落后期最短。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期1)1)着火落后期影响因素着火落后期影响因素（2 2）开始点火时的缸内）开始点火时的缸内气体温度和压力气体温度和压力 开始点火时缸内气开始点火时缸内气体温度和压力越高，着体温度和压力越高，着火落后期越短火落后期越短第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因

5、素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期1)1)着火落后期影响因素着火落后期影响因素（3 3）缸内气流运动）缸内气流运动 加强紊流运动，会加强紊流运动，会加快混合气的氧化反应加快混合气的氧化反应速度，着火落后期缩短。速度，着火落后期缩短。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期1)1)着火落后期影响因素着火落

6、后期影响因素（4 4）火花能量）火花能量 加大火花能量，着火落加大火花能量，着火落后期缩短。后期缩短。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期1 1) )着火落后期着火落后期1)1)着火落后期影响因素着火落后期影响因素（5 5）残余废气量）残余废气量 残余废气对燃烧反残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使着火应起阻碍作用，使着火落后期变长，所以应尽落后期变长，所以应尽量减少残余废气。量减少残余废气。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃

7、烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常燃烧过程一、汽油机的正常燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期2 2）明显燃烧期）明显燃烧期 从形成火焰中心到最高从形成火焰中心到最高压力出现。压力出现。在均质混合气中，在均质混合气中，当火焰中心形成之后，火焰向当火焰中心形成之后，火焰向四周传播，形成一个近似球面四周传播，形成一个近似球面的火焰层，即火焰前锋，从火的火焰层，即火焰前锋，从火焰中心开始层层向四周未燃混焰中心开始层层向四周未燃混合气传播，直到扫过整个燃烧合气传播，直到扫过整个燃烧室室。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机

8、燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期2 2）明显燃烧期）明显燃烧期火焰传播速度：火焰传播速度：火焰前锋相对于未燃混合气向火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。燃烧室的火焰传播速度可达前推进的速度。燃烧室的火焰传播速度可达50-80m/s50-80m/s。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期2 2）明显燃烧期）明显燃烧期压力变化压力变化： 常用平均压力常用平均压力升高率升

9、高率kPakPa( () )表征表征压力变化的急剧程度压力变化的急剧程度. .=(P=(P3 3-P-P2 2)/()/(3 3- -2 2) ) = =P /P / 第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期2 2）明显燃烧期）明显燃烧期 明显燃烧期燃烧的主明显燃烧期燃烧的主要时期。明显燃烧期愈短，要时期。明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性愈好，但可济性、动力性愈好，但可能导致压力升高率值过高，能导致压力升高率

10、值过高，工作粗暴，对排污亦不利。工作粗暴，对排污亦不利。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程1.1.燃烧过程的三个燃烧过程的三个时期时期2 2）明显燃烧期）明显燃烧期 一般明显燃烧期约占一般明显燃烧期约占20-4020-40曲轴转角，燃烧曲轴转角，燃烧最高压力出现在上止点后最高压力出现在上止点后12-1512-15曲轴转角曲轴转角. . =175-250kpa/( =175-250kpa/() )为宜。为宜。第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃

11、烧过程及影响因素1.1.燃烧过程的三个时期燃烧过程的三个时期3 3）补燃期）补燃期 从最高压力点开始到燃料从最高压力点开始到燃料基本烧完为止称为补燃期。基本烧完为止称为补燃期。在此阶段参加燃烧的燃料在此阶段参加燃烧的燃料主要有主要有（1 1）火焰前锋后未及燃烧）火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧。的燃料再燃烧。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1.1.燃烧过程的三个时期燃烧过程的三个时期3 3）补燃期）补燃期 在此阶段参加燃烧的燃料主要有在此阶段参加燃烧的燃料主要有（2 2）贴附在缸壁未燃

12、混合气层的部分燃烧。）贴附在缸壁未燃混合气层的部分燃烧。壁面温度低，对火焰具有熄火作用，这样在熄壁面温度低，对火焰具有熄火作用，这样在熄火存在大量未燃烃，在随后的膨胀中部分未燃火存在大量未燃烃，在随后的膨胀中部分未燃烃继续燃烧。烃继续燃烧。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1.1.燃烧过程的三个时期燃烧过程的三个时期3 3）补燃期）补燃期 在此阶段参加燃烧的燃料主要在此阶段参加燃烧的燃料主要有有（3 3）高温分解的燃烧产物（）高温分解的燃烧产物（H H2 2、O O2 2、COCO等）

13、重等）重新氧化。燃烧产物新氧化。燃烧产物COCO2 2、H H2 2O O中，有少部分在高中，有少部分在高温的作用下，分解成温的作用下，分解成H H2 2、O O2 2、COCO等产物，在膨等产物，在膨胀过程中，因工质温度下降，热分解产物又继胀过程中，因工质温度下降，热分解产物又继续燃烧、放热。这种燃烧已远离上止点，应尽续燃烧、放热。这种燃烧已远离上止点，应尽量减少。量减少。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章

14、 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素层流：层流：质点作规则的流动，运动中的质点之间互不混杂，质点作规则的流动，运动中的质点之间互不混杂， 互不干扰互不干扰湍流：湍流：质点运动非常混乱质点运动非常混乱uvlRe2.2.燃烧速燃烧速率率 燃烧燃烧速率是速率是指单位时间燃烧的混合指单位时间燃烧的混合气量气量. . 控制燃烧速度就能控制明显燃烧期的长短及其相对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。曲轴转角的位置。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响

15、因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率1)1)层流火焰燃烧层流火焰燃烧速率速率mLLFdtdm未燃混合气密度未燃混合气密度层流火焰传播速度层流火焰传播速度火焰前锋面积火焰前锋面积一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素L 层流火焰传播速度很慢，不能满足实际要求。层流火焰传播速度很慢，不能满足实际要求。实际发动机的火焰传播是以湍流方式进行实际发动机的火焰传播是以湍流方式进行2.2.燃烧速燃烧速率率2)2)湍流火焰燃烧湍流火焰燃烧速率速率mTTFdtdm一、汽油机的正常一、汽油机的

16、正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率2)2)湍流火焰燃烧湍流火焰燃烧速率速率mTTFdtdm一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(1)(1)火焰传播速度火焰传播速度 火焰传播速度是决定明显燃烧期长短的主要火焰传播速度是决定明显燃烧期长短的主要因素。现代汽油机的因素。现代汽油机的T T可高达可高达505080m/s80m

17、/s。 影响影响T T的主要因素是：的主要因素是：燃烧室中气流的运燃烧室中气流的运动动. .混合气成分混合气成分. .混合气初始温度。混合气初始温度。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(1)(1)火焰传播速度火焰传播速度燃烧室中气流的运动燃烧室中气流的运动气流气流运动可使火焰前锋表运动可使火焰前锋表面扭曲，甚至分隔成许多面扭曲，甚至分隔成许多小的火焰中心，使火焰前小的火焰中心，使火焰前锋燃烧区加厚，火焰传播锋燃烧区加厚

18、，火焰传播速度加快。速度加快。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(1)(1)火焰传播速度火焰传播速度混合气成分混合气成分：混合气成分不同，火焰传混合气成分不同，火焰传播速度也明显不同，如图播速度也明显不同，如图所示为实验所得火焰传播所示为实验所得火焰传播速度与过量空气系数的关速度与过量空气系数的关系。系。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响

19、因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(1)(1)火焰传播速度火焰传播速度混合气初始温度混合气初始温度混合气初始温度高，火焰传播速度增加。混合气初始温度高，火焰传播速度增加。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(2)(2)火焰前锋面积火焰前锋面积 利用燃烧室几何形状利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合，及其与火花塞位置的配合，可以改变不同时期火焰前可以改变不同

20、时期火焰前锋扫过的面积，以调整燃锋扫过的面积，以调整燃烧速度。烧速度。一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(3)(3)可燃混合气密度可燃混合气密度m m增大未燃混合气密度，可以提高燃烧速度，因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，均可加大燃烧速此增大压缩比和进气压力等，均可加大燃烧速度。度。 一、汽油机的正常一、汽油机的正常燃烧过程燃烧过程第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机

21、燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2.2.燃烧速燃烧速率率3)3)影响燃烧影响燃烧速率的因素速率的因素(3)(3)可燃混合气密度可燃混合气密度m m增大未燃混合气密度，可以提高燃烧速度，因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，均可加大燃烧速此增大压缩比和进气压力等，均可加大燃烧速度。度。 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转情况下，情况下，各循环之间各循环之间的燃烧差异（的燃烧差异（

22、循环变动循环变动）和和各缸之间各缸之间的燃烧差异（的燃烧差异（各缸工作不均匀性各缸工作不均匀性）。）。1.1.循环变动循环变动 各循环之间的燃烧差异主要是燃烧的不稳各循环之间的燃烧差异主要是燃烧的不稳定性，表现为循环的压力波动。示功图上可示定性，表现为循环的压力波动。示功图上可示出不同循环的气缸压力变化情况。出不同循环的气缸压力变化情况。 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1.1.循环变动循环变动 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节

23、汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素变动范围变动范围变动范围变动范围同一燃烧室内，发动机转速相同，混合气浓度也相同，同一燃烧室内，发动机转速相同，混合气浓度也相同，相邻的两次循环相邻的两次循环的的 居然居然也会变化！也会变化！zipp1.1.循环变动循环变动 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素（1 1）循环变动对发动机工作有何影响循环变动对发动机工作有何影响？ 这种循环间的燃烧变动使汽油机空燃比和点火提前这种循环间的燃烧变动使汽油机空燃比和点火提前角调整对每一循环都不可能处于最

24、佳状态，因而油耗上角调整对每一循环都不可能处于最佳状态，因而油耗上升，功率下降，不正常燃烧倾向增加，使汽油机性能下升，功率下降，不正常燃烧倾向增加，使汽油机性能下降降。1.1.循环变动循环变动 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素（2 2）产生循环变动现象的主要原因产生循环变动现象的主要原因？ 火花塞附近混合气的混合比和气体湍流性质、程度火花塞附近混合气的混合比和气体湍流性质、程度在各循环发生变动，致使火焰中心形成（着火落后期）在各循环发生变动，致使火焰中心形成（着火落后期）所用的时间不同，

25、即由有效着火时间变动而引起的。所用的时间不同，即由有效着火时间变动而引起的。1.1.循环变动循环变动 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素（3 3）改善循环变动的措施改善循环变动的措施=0.8=0.80.90.9时循环燃烧变动最小，混合气加浓或减稀时循环燃烧变动最小，混合气加浓或减稀变动均增加。因此，为了减少排气中的变动均增加。因此，为了减少排气中的COCO而运用稀混而运用稀混合气时，即使在较高负荷也容易发生循环变动，成为用合气时，即使在较高负荷也容易发生循环变动，成为用稀混合气的障碍！稀混

26、合气的障碍！1.1.循环变动循环变动 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素（3 3）改善循环变动的措施改善循环变动的措施在中等负荷以上变动较小，低负荷时，残余废气量相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。对增多，变动更为明显。加强湍流有助于减少变动，因此转速增加，一般变动加强湍流有助于减少变动，因此转速增加，一般变动减小。减小。 （因为加强湍流后使得混合气更加均匀，减小了（因为加强湍流后使得混合气更加均匀，减小了循环变动。这也成为稀燃技术的主要手段之一）。循环变

27、动。这也成为稀燃技术的主要手段之一）。1.1.循环变动循环变动 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素（3 3）改善循环变动的措施改善循环变动的措施加大点火能量，采用多点点火，情况有所改善（这同加大点火能量，采用多点点火，情况有所改善（这同样是稀燃技术的主要手段之一）。样是稀燃技术的主要手段之一）。点火时刻和点火位置对燃烧变动很敏感。点火时刻和点火位置对燃烧变动很敏感。 。2.2.各缸工作不均匀性各缸工作不均匀性 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第

28、三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素某发某发动机动机各缸各缸工作工作不均不均匀性匀性2.2.各缸工作不均匀性各缸工作不均匀性 二、二、汽油机汽油机的不规则燃烧的不规则燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 各缸之间的燃烧差异主要是由于燃料分配不均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。（多缸发动机，多点喷射使空燃比不一致造成的。（多缸发动机，多点喷射显然优于单点喷射）显然优于单点喷射） 影响混合气分配不均匀的因素很多，主要与进影响混合气分配不均匀的因素很多，主要与进气系统所有零件的设计和

29、安装位置都有关系，任何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，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。其中影响最大的是进气管的设计。汽油机的不正常燃烧主要是爆燃和表面点火。汽油机的不正常燃烧主要是爆燃和表面点火。1 1、爆燃、爆燃 （1 1）爆燃的外部特征）爆燃的外部特征 气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称为敲气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称为敲缸。轻微敲缸时，发动机功率上升，油耗下降，缸。轻微敲缸时，发动机功率上升，油耗下降，但严重时会产生冷却水过热，功率下降，油耗上但严重时会产生冷却水过热，功率下降，油

30、耗上升，发动机磨损加剧，排放污染增加（主要是排升，发动机磨损加剧，排放污染增加（主要是排气冒黑烟）。气冒黑烟）。三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1 1、爆燃、爆燃（2 2）爆燃产生的原因）爆燃产生的原因 正常燃烧：正常燃烧：有明显的有明显的火焰前锋，且逐层向火焰前锋，且逐层向外传播，直至燃烧完外传播，直至燃烧完毕。毕。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1 1、爆燃、爆燃（2 2）爆

31、燃产生的原因）爆燃产生的原因 爆燃：爆燃：火焰前锋未到，火焰前锋未到，未燃混合气的温度达未燃混合气的温度达到其自燃温度而着火到其自燃温度而着火燃烧，形成新的火焰燃烧，形成新的火焰中心，产生新的火焰中心，产生新的火焰传播。传播。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1 1、爆燃、爆燃（3 3）正常燃烧与爆燃的不同）正常燃烧与爆燃的不同 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素燃烧速度：燃烧速度：

32、 正常燃烧正常燃烧的火焰传播速度为的火焰传播速度为50-80m/s50-80m/s，无压力波，无压力波，压力升高率在压力升高率在200-400 200-400 kpakpa/(/() )的范围内。的范围内。 爆燃爆燃的火焰传播速度：轻微爆燃时，火焰传播速度的火焰传播速度：轻微爆燃时，火焰传播速度约为约为100-300m/s100-300m/s；强烈爆燃时可高达；强烈爆燃时可高达800-1000m/s800-1000m/s，使未，使未燃混合气瞬时燃烧完毕，局部压力、温度很高，形成强燃混合气瞬时燃烧完毕，局部压力、温度很高，形成强烈的压力冲击波。冲击波反复撞击燃烧室壁，发出尖锐烈的压力冲击波。冲击

33、波反复撞击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸声。的敲缸声。 1 1、爆燃、爆燃（3 3）正常燃烧与爆燃的不同）正常燃烧与爆燃的不同三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素压力变化压力变化： 1 1、爆燃、爆燃（4 4）爆燃的危害）爆燃的危害三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素机件过载机件过载 强烈爆燃时的冲击波能使缸壁、缸盖、活塞、强烈爆燃时的冲击波能使缸壁、缸盖、活塞、连杆、曲轴等机件的机械负荷增加，

34、使机件变形连杆、曲轴等机件的机械负荷增加，使机件变形甚至损坏。甚至损坏。 1 1、爆燃、爆燃（4 4）爆燃的危害）爆燃的危害三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素机件烧损机件烧损 汽油机燃烧终了时的温度可达到汽油机燃烧终了时的温度可达到2000-2000-25002500, , 而活塞顶、燃烧室壁及缸壁的温度仅为而活塞顶、燃烧室壁及缸壁的温度仅为200-300200-300，除了冷却水的作用外，能够维持，除了冷却水的作用外，能够维持如此低温度的原因还包括在这些壁面上形成了气如此低温度的原因还包

35、括在这些壁面上形成了气体的附面层，它起到隔热的作用。体的附面层，它起到隔热的作用。 1 1、爆燃、爆燃（4 4）爆燃的危害）爆燃的危害三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素机件烧损机件烧损 而强烈爆燃时的冲击波会破坏这一附面层，而强烈爆燃时的冲击波会破坏这一附面层，使机件直接与高温燃气接触。而严重爆燃时，局使机件直接与高温燃气接触。而严重爆燃时，局部燃气温度可高达部燃气温度可高达40004000以上，这样会使活塞头以上，这样会使活塞头部和气门等机件烧损。同时热量传给冷却水引起部和气门等机件烧损

36、。同时热量传给冷却水引起发动机过热。发动机过热。 1 1、爆燃、爆燃（4 4）爆燃的危害）爆燃的危害三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素性能指标下降性能指标下降 严重爆燃时的局部高温及强烈的压力冲击波，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，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。使热效率下降，功率降低，耗油率增加。 1 1、爆燃、爆燃（4 4）爆燃的危害）爆燃的危害三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第

37、三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素发动机磨损加剧发动机磨损加剧 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。增加，使润滑油润滑效果变差，零件磨损加剧。实验表明，严重爆燃时磨损比正常燃烧时大实验表明，严重爆燃时磨损比正常燃烧时大2727倍。倍。 1 1、爆燃、爆燃（4 4）爆燃的危害）爆燃的危害三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素排气冒黑烟，补燃增加，排气温度增

38、加排气冒黑烟，补燃增加，排气温度增加 爆燃时局部高温引起热分解现象严重，使燃烧产物爆燃时局部高温引起热分解现象严重，使燃烧产物分解为分解为HCHC、H H2 2、O O2 2、NONOX X及游离碳的现象增多，排气冒烟严及游离碳的现象增多，排气冒烟严重。重。HCHC、H H2 2、O O2 2等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加，等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加，排气温度增高。排气温度增高。 爆燃产生的炭粒形成积炭，破坏活塞环、火花塞、气爆燃产生的炭粒形成积炭，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。门等零件的正常工作，使发动机可靠性下降。 1 1、爆燃、爆燃（5 5）影

39、响爆燃的因素）影响爆燃的因素三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素a a燃料的性质燃料的性质 辛烷值高的燃料抗爆燃能力强辛烷值高的燃料抗爆燃能力强。 1 1、爆燃、爆燃（5 5）影响爆燃的因素）影响爆燃的因素三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素b b末端混合气的压力和温度末端混合气的压力和温度 末端混合气的压力和温度增高，则爆燃倾向增大。例末端混合气的压力和温度增高，则爆燃倾向增大。例如，提

40、高压缩比，则气缸内压力、温度升高，爆燃易发生；如，提高压缩比，则气缸内压力、温度升高，爆燃易发生；又如，气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，又如，气缸盖、活塞的材料使用轻金属，由于其导热性好，末端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比末端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高压缩比0.4-0.70.4-0.7单位单位。 1 1、爆燃、爆燃（5 5）影响爆燃的因素）影响爆燃的因素三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素c c火焰前锋传到末端混合气的时间火焰前锋传到末端混合气的时间

41、提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离，都会减少火提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离，都会减少火焰前锋传到末端混合气的时间，有利于避免爆燃。例如，焰前锋传到末端混合气的时间，有利于避免爆燃。例如，气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃倾向增大，所以气缸直径大时，火焰传播距离增加，爆燃倾向增大，所以没有很大缸径的汽油机没有很大缸径的汽油机。 2 2、表面点火、表面点火 在汽油机中，凡是不靠电火在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面花点火而由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、火花塞绝缘体（如排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）点或零件表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现象，统称表面

42、点火。燃混合气的现象，统称表面点火。它的点火时刻是不可控制的，多它的点火时刻是不可控制的，多发生在发生在=9=9以上的强化汽油机上。以上的强化汽油机上。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 2 2、表面点火、表面点火常见的炽热表面分布。常见的炽热表面分布。根据点火时间的先后，表面根据点火时间的先后，表面点火又可分为早燃和后火两点火又可分为早燃和后火两种。种。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及

43、影响因素 2 2、表面点火、表面点火 1 1）后火）后火 表面点火出现在火花塞跳火后，并且形成的火焰前表面点火出现在火花塞跳火后，并且形成的火焰前锋仍以正常的火焰传播速度向未燃气体推进，称为后火。锋仍以正常的火焰传播速度向未燃气体推进，称为后火。出现这种现象时，可在发动机断火后发现，发动机仍像出现这种现象时，可在发动机断火后发现，发动机仍像有电火花一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能有电火花一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混合气为止，发动机才停转。点燃混合气为止，发动机才停转。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃

44、烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 2 2、表面点火、表面点火 2)2)早燃早燃 是指在火花塞点火之前，炽热表面就点燃混合气的现是指在火花塞点火之前，炽热表面就点燃混合气的现象。象。由于早燃提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧由于早燃提前点火而且热点表面比火花大，使燃烧速率快，气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且速率快，气缸压力、温度增高，发动机工作粗暴，并且由于压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降，火由于压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降，火花塞、活塞等零件过热。花塞、活塞等零件过热。 早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面

45、温度升高，促使更剧烈的表面点火，两者互相促进，危害可能高，促使更剧烈的表面点火，两者互相促进，危害可能更大。更大。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 3 3、表面点火与爆燃的不同、表面点火与爆燃的不同点点 1 1）爆燃是火花塞跳火后末爆燃是火花塞跳火后末端混合气的自燃现象；表面端混合气的自燃现象；表面点火一般多数是在正常火焰点火一般多数是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合烧到之前由炽热物点燃混合气所致（后火占多数）。气所致（后火占多数）。三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章

46、 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 3 3、表面点火与爆燃的不同、表面点火与爆燃的不同点点 2 2）爆燃时有强烈的压力冲爆燃时有强烈的压力冲击波，有尖锐的金属敲击声；击波，有尖锐的金属敲击声；表面点火没有压力冲击波，表面点火没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生振动而造受到冲击负荷产生振动而造成。成。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 4 4、

47、防止表面点火的根本措施：防止表面点火的根本措施： 凡是能降低燃烧室温度和压力升高率、减少积炭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热面点火。等炽热点形成的因素都有助于防止热面点火。 三、三、汽油机汽油机的不正常燃烧的不正常燃烧第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1 1、汽油的品质（使用性能）、汽油的品质（使用性能） 汽油的蒸发性与抗爆性是影响汽油机燃烧过程的主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。要使用性能。 1 1）汽油的蒸发性）汽油的蒸发性 汽油的蒸发性用馏程和蒸气压评定。汽油的

48、蒸发性汽油的蒸发性用馏程和蒸气压评定。汽油的蒸发性愈强，愈容易汽化，与空气混合愈均匀，易于完全燃烧。愈强，愈容易汽化，与空气混合愈均匀，易于完全燃烧。因而汽油要有良好的蒸发性，但蒸发性过强，在炎热的因而汽油要有良好的蒸发性，但蒸发性过强，在炎热的夏季、高原山区使用时，易形成供油系夏季、高原山区使用时，易形成供油系“气阻气阻”，甚至，甚至发生供油中断现象。发生供油中断现象。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素1 1、汽油的品质（使用性能）、汽油的品质（使用性能） 汽油的蒸发性与抗爆性

49、是影响汽油机燃烧过程的主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。要使用性能。 2 2）汽油的抗爆性）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。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。辛烷值划分。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2 2、混合气成分、混合气成分 在在=0.8-0.9=0.8-0.

50、9时，由于燃时，由于燃烧温度最高，火焰传播速度最烧温度最高，火焰传播速度最大，因此大，因此p pz z、T Tz z、p/p/、P Pe e均达最高值，且爆燃倾向最大。均达最高值，且爆燃倾向最大。 在在=1 .03-1.1=1 .03-1.1时，由于时，由于燃烧完全，燃烧完全，g ge e最低，但此时缸内最低，但此时缸内温度最高且空气富裕，温度最高且空气富裕，NoNox x排放排放量大。量大。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素2 2、混合气成分、混合气成分 使用使用1 1的浓混合

51、气工作，的浓混合气工作，由于必然产生不完全燃烧，所由于必然产生不完全燃烧，所以以COCO排放量明显上升。排放量明显上升。 当当0.80.8及及1.21.2时，时，火焰传播速度缓慢，部分燃料火焰传播速度缓慢，部分燃料可能来不及完全燃烧，因而经可能来不及完全燃烧，因而经济性差，济性差，HCHC排放量增多且工作排放量增多且工作不稳定。不稳定。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素3 3、点火提前角、点火提前角 点火提前角是从火花塞点火提前角是从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角。跳火到上止点间

52、的曲轴转角。其数值应视燃料性质、转速、其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多负荷、过量空气系数等很多因素而定。因素而定。 点点火火点火点火提前角提前角四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素3 3、点火提前角、点火提前角点火提前角过大点火提前角过大，则大部分，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩功增活塞上行所消耗的压缩功增加，发动机容易过热，有效加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗爆程度增功率下降，工作粗爆程度增加。同时由于混合气的

53、压力加。同时由于混合气的压力过高，末端混合气燃烧前的过高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加大。温度较高，爆燃倾向加大。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素3 3、点火提前角、点火提前角点火提前角过小点火提前角过小，则燃烧延，则燃烧延长到膨胀过程，燃烧最高压长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增力和温度下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。降，耗油量增多。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工

54、作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素3 3、点火提前角、点火提前角点火提前角为最佳值点火提前角为最佳值时，压时，压力升高率适当，最高压力出力升高率适当，最高压力出现在上止点后合适的角度内，现在上止点后合适的角度内，示功图面积最大，完成的循示功图面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、环功最多，发动机的动力性、经济性最好。经济性最好。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 4 4、发动机转速、发动机转速 转速增加时，气缸中紊流增强，火焰传播

55、速度加快，转速增加时，气缸中紊流增强，火焰传播速度加快，因而以秒计的燃烧过程缩短，由于循环时间也缩短，而因而以秒计的燃烧过程缩短，由于循环时间也缩短，而燃烧过程相当的曲轴转角增加，所以应当相应加大点火燃烧过程相当的曲轴转角增加，所以应当相应加大点火提前角。为此汽油机装有离心提前调节装置，使得在转提前角。为此汽油机装有离心提前调节装置，使得在转速增加时，自动增大点火提前角，以保证燃烧过程在上速增加时，自动增大点火提前角，以保证燃烧过程在上止点附近完成。止点附近完成。 转速增加时，火焰传播速度加快，爆燃倾向减小。转速增加时，火焰传播速度加快，爆燃倾向减小。 四四、影响燃烧过程的主要因素、影响燃烧过程的主要因素第三章 汽油机的工作原理与燃烧过程第三节第三节 汽油机燃烧过程及影响因素汽油机燃烧过程及影响因素 5 5、发动机负荷、发动机负荷 转速一定，负荷减小时，进入气缸的新鲜混合气量转速一定，负荷减小时，进入气缸的新鲜混合气量减小，而残余废气量基本不变，故残余废气所占比例相减小，而残余废气量基本不变，故残余废气所占比例相对增加。因为残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使燃烧对增加。因为残余废气对