第四章 汽油机混合气形成A讲义VIP免费

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...