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第四章 汽油机混合气形成A讲义VIP免费

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第四章汽油机混合气的形成与燃烧1、汽油机燃烧过程的特点:①混合气均匀,在气缸外部形成混合气预混合时间长②火花塞放电点火,可控制点火时间、地点、能量;③传播式燃烧,燃烧速度和放热速率取决于火焰传播速度。2、火焰传播速度UT——单位时间内火焰前锋面相对未燃混合气向前推动的距离。用UT表示[m/s]。3、燃烧速度Um:单位时间燃烧的混合气质量。燃烧速度用Um表示[kg/s].Um=dm/dt=ρTUTAT[kg/s].式中ρT——未燃混合气密度;UT——火焰传播速度;AT——火焰前锋面积。一、汽油机正常燃烧:(一)汽油机正常燃烧过程:燃烧过程分为三个阶段:(Ⅰ)着火延迟期;(Ⅱ)明显燃烧期;(Ⅲ)后燃期。§4-1汽油机燃烧过程点火提前角:是指从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角。可用其表示点火时刻。(Ⅰ)着火延迟期(1-2点):从火花塞跳火压力偏离压缩线的时间或曲轴转角。作用:点燃混合气形成火焰核心;特点:燃烧量小,压力升高不明显。火花塞放电特性:①两极电压达10~15Kv;②击穿电极间隙的混合气,造成电极间电流通过;③电火花能量多在40~80mJ;④局部温度可达3000K,使电极附近的混合气立即点燃;⑤形成火焰中心,火焰向四周传播;⑥气缸压力脱离压缩线开始急剧上升。影响τi长短的因素:①燃料,辛烷值↑→τi↑;②缸内(p+T)↑→τi↓;③混合气浓度(α=0.8~0.90.8~0.9时,时,τi最短);④残余废气系数γ↑→τi↑⑤点火能量↑→τi↓。希望:尽量缩短并保持稳定。γ↑→τi↑(Ⅱ)明显燃烧期(2-3点):从火焰核心形成火焰传播到整个燃烧室。作用:把大量燃料的化学能迅速转变为热能;特点:是汽油机燃烧的主要时期,热量利用率高。明显燃烧期愈短,愈靠近上止点,汽油机经济性、动力性愈好。用平均压力升高率表示气缸内压力上升的急剧程度。平均压力升高率λpλp〔〔kPakPa//CAºCAº〕〕:式中—第二阶段终点3和起点2的压力;—第3和2相对上止点的曲轴转角。一般明显燃烧期约占20CAº~40CAº曲轴转角,燃烧最高压力Pmax出现在上止点后12CAº~15CAº曲轴转角,λp=175~250kpa/CAº为宜。λp值过高,工作粗暴,对排污(NOx)亦不利。23,pp23,2323pppp(Ⅲ)后燃期(3点以后),从压力最高点到燃料燃烧90%以上的时间或曲轴转角。作用①火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧;②贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧;③高温分解的燃烧产物(H2、CO等)重新氧化。特点:燃烧速度慢,远离上止点,热量利用率低。希望:尽量减少后燃期。唯一地由定时的火花点火开始,且火焰前锋以一定的正常速度传遍整个燃烧室的过程。(二)影响燃烧速度的因素燃烧速度Um:单位时间燃烧的混合气质量。Um==dm/dt=ρTUTAT[kg/s].式中ρT——未燃混合气密度;UT——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。1.火焰传播速度UT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UT一般可高达50—80m/s。在5000~8000rpm,燃烧时间仅0.001~0.002s。影响UT的主要因素是:燃烧室中气体的①紊流运动②混合气成分③混合气初始温度。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。紊流运动可使火焰前锋表面扭曲,甚至分隔成许多火焰中心,使火焰前锋燃烧区加厚,如图所示,火焰传播速度加快。紊流较弱紊流强烈②混合气成分不同,火焰传播速度也明显不同,如图所示为实验所得火焰传播速度与过量空气系数的关系。当α=0.85-0..95时,火焰传播速度最大,燃烧速度最快,功率也最大,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。火焰传播下限:α>1.3-1.4时,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Ta:Ta↑→UT↑。注意,混合气火焰传播界限并非常数,它是随条件而变化的,如混合气温度高,点火能量大,气体紊流强等,火焰传播界限就扩大;混合气中废气含量多,界限...

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