《汽油机燃烧过程》课件

汽油机燃烧过程汽油机的工作原理吸气冲程活塞向下运动，进气门打开，新鲜空气进入气缸。压缩冲程进气门关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的空气。做功冲程火花塞点燃混合气，气体膨胀推动活塞向下运动，产生动力。排气冲程排气门打开，活塞向上运动，排出燃烧后的废气。汽油机的基本构造气缸气缸是发动机燃烧室所在，负责压缩混合气并进行燃烧。活塞活塞在气缸内上下移动，将燃烧产生的能量转化为机械能。连杆连杆连接活塞和曲轴，将活塞的往复运动传递给曲轴。气缸内燃料充填过程1进气门开启新鲜空气进入气缸2混合气形成空气与燃料混合3进气门关闭混合气被封闭在气缸内气缸内燃料压缩过程1活塞上升活塞在曲柄连杆机构的作用下，向上运动压缩气缸内的混合气。2混合气压缩混合气的体积逐渐减小，压力和温度不断升高。3压缩比压缩比是指压缩后混合气的体积与压缩前混合气的体积之比。气缸内燃料爆燃过程1压缩阶段活塞压缩混合气，温度和压力急剧升高。2点火阶段火花塞点燃混合气，引发燃烧。3燃烧传播阶段火焰快速传播，使混合气迅速燃烧。4膨胀阶段燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，输出动力。气缸内燃料膨胀过程燃烧产物燃烧后，高压高温的燃气推动活塞向下运动。膨胀过程燃气体积膨胀，推动曲轴旋转，输出动力。排气阶段排气门打开，排出燃烧后的废气，为下一循环做准备。燃料能量转化效率阶段能量转化效率燃烧90%机械30%总计27%影响燃烧效率的因素混合气质量空气/燃料比、燃料雾化程度、混合气均匀性等都会影响燃烧效率。点火系统点火提前角、火花塞性能等都会影响燃烧效率。气缸条件缸内压力、温度、残余废气量等都会影响燃烧效率。空气/燃料比的重要性空气/燃料比过低，会导致发动机燃烧不充分，产生黑烟，浪费燃料。空气/燃料比过高，会导致发动机点火困难，甚至熄火，影响动力性能。最佳的空气/燃料比，可以使发动机燃烧效率最高，动力性能最佳，排放最少。缸内压力和温度变化10压缩比压缩比越高，缸内压力和温度越高。2000爆燃温度过高会导致爆燃，降低燃烧效率。1000点火提前角点火提前角可以控制燃烧速度和压力峰值。点火提前角的影响1最佳点火时间为了最大化燃烧效率和功率输出，需要精确地控制点火提前角。2点火过早会导致爆震，造成发动机损伤并降低效率。3点火过晚会降低燃烧效率和功率输出，并可能导致排放增加。化油器和喷射系统化油器化油器是将燃料与空气混合的装置，它通过空气流的吸力将燃料从油箱吸入，并与空气混合形成可燃混合气。喷射系统喷射系统是利用电子控制的喷油器将燃料直接喷入气缸，通过精确控制燃料喷射量和喷射时间来实现更精确的燃油控制。燃料雾化和混合过程1喷油器将燃料喷射成细小的雾滴，以增加与空气的接触面积。2空气流高速气流将燃料雾滴带入燃烧室，并与之混合。3混合气形成均匀的燃料和空气混合物，为燃烧做好准备。预混合燃烧阶段混合气燃料和空气在进气行程中混合，形成均匀的混合气。点火点火系统点燃混合气，引发燃烧反应。火焰传播火焰以一定速度在混合气中传播，形成燃烧前沿。燃烧持续整个混合气体燃烧，释放热量和能量。扩散燃烧阶段1混合气浓度燃料和空气的混合物2燃烧区域火焰传播3燃烧速度火焰蔓延速度燃料蒸发和热分解燃料蒸发汽油燃料进入气缸后，在高温和高压环境下快速蒸发，形成可燃混合气。热分解部分燃料分子在高温下发生热分解，形成更小的碳氢化合物分子，促进燃烧过程。自燃温度和点火延迟自燃温度燃料在没有外部火源的情况下，由于温度升高而发生燃烧的最低温度。点火延迟从混合气开始被压缩到自燃开始之间的时间间隔。混合气温度和密度温度影响温度越高，燃烧速度越快，点火延迟时间越短。密度影响密度越高，燃烧速度越慢，点火延迟时间越长。汽缸壁冷却效应1热量损失燃烧产生的热量会通过汽缸壁传递到冷却液，造成能量损失，降低燃烧效率。2温度梯度汽缸壁内外表面存在温度差异，导致热量传递不均匀，影响燃烧稳定性。3混合气冷却靠近汽缸壁的混合气被冷却，降低混合气温度，延缓燃烧速度。残余废气对燃烧的影响残余废气是前一个燃烧循环未完全燃烧的产物，会降低气缸内新鲜混合气的温度和氧气浓度。这些因素会降低混合气的着火温度，增加点火延迟，并导致燃烧不完全，产生更多污染物。此外，残余废气还会影响燃烧室的热量传递，降低燃烧效率，并影响发动机性能。喷油时间和喷射压力喷油时间喷油时间是指燃油喷射系统打开喷油器的时间长度，决定了进入气缸的燃油量。喷射压力喷射压力指的是燃油喷射系统喷射燃油时的压力，影响燃油的雾化效果和进入气缸的速度。喷油提前角的调整点火提前角调整喷油提前角影响燃烧效率和排放。最佳喷油时间通过调节点火提前角，优化燃料混合气燃烧时间。电子控制单元现代汽车使用电子控制单元(ECU)监测发动机参数并自动调整喷油提前角。增压器对燃烧的影响1进气压力增压器提高进气压力，使更多空气进入气缸，从而提高燃烧效率。2燃烧温度增压会使燃烧温度升高，可能导致爆震，需要采取措施控制。3混合气浓度增压会改变混合气浓度，需要调整喷油量以维持最佳燃烧比例。排放物形成机理颗粒物和碳氢化合物不完全燃烧产生的颗粒物和未燃烧的碳氢化合物，对环境造成污染。氮氧化物的生成过程高温高压环境下，空气中的氮气与氧气反应生成氮氧化物，造成酸雨和雾霾。颗粒物和碳氢化合物颗粒物颗粒物是指悬浮在空气中的固体或液体微粒，直径小于10微米。碳氢化合物碳氢化合物是指由碳和氢元素组成的有机化合物，是未完全燃烧的燃料残留物。氮氧化物的生成过程高温高压汽油发动机在燃烧过程中产生的高温高压环境为氮氧化物的形成提供了必要条件。氧化反应空气中的氮气在高温下与氧气发生化学反应，生成氮氧化物。燃烧温度燃烧温度越高，氮氧化物的生成量越多。催化转化器工作原理催化转化器利用催化剂，将有害排放物转化为无害物质。其工作原理基于化学反应，利用贵金属催化剂降低活化能，加速反应速率。氧化催化剂将一氧化碳和碳氢化合物氧化为二氧化碳和水，还原催化剂将氮氧化物还原为氮气和水。发动机排放标准及控制国家排放标准中国实施严格的排放标准，例如国