发动机燃烧质量分析(1)
发动机燃烧质量分析
发动机的工作原理：下图为一单缸发动机示意图
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与发动机的燃烧质量有关的一些参数，以及它们 对燃烧质量的影响及改进措施
燃烧速度
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燃烧速度指单位时间燃挠的混合气量，是衡量发动机性能的指标之一，可以表达为:
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式中:
U T —火焰传播速度；
A T—火焰前锋面积；
P T —未燃混合气密度。
要想使燃挠迅速、及时完成，需要有较高的燃烧速度且合理变化。燃烧速
度的大小主要取决于火焰传播速度、火焰前锋面积及未燃混合气密度。
（一）火焰传播速度U T
火焰传播速度取决于燃烧室中气体紊流运动，混合气成分和混合气初始
温度。气体紊流强度与火焰速度比之间为一直线关系。紊流强度u指各点速
度的均方根值；火馅速度比是紊流火馅传播与层流火焰传播速度之比。因此，加强燃烧室的紊流，是提高火焰传播速度的主要手段。采用过量空气系数A =0.85-0.95时的混合气，可以提高混合气初始温度，有助于加速火焰传播。
“有条不紊的线状运动，彼此不相混掺，为层流流动。随机运动，每个质点
的轨迹都是混乱的，在其前进过程中向横向发生混掺，流动，示出很多涡旋, 时而消灭时而发生，是为紊流流动。”
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（二）火焰前锋面积A
燃烧室形状与火花塞位置配合情况，对火焰前锋面分布规律有很大影响图5-8所示为不同燃烧室火焰前锋面积变化情况。
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因此，合理设计燃烧室形状及合理布置火花塞的位置，可以改变不同时期 火焰前锋
扫过的面积，使明显燃烧期相对曲轴转角的位置及压力升高率在合适 的范围内。
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（三）可燃混合气密度P T
增大未燃混合气的密度，可以提高进气压力和压缩比，从而提高混合气的燃烧速度。
、混合气成分
改变化油器主量孔的大小或改变通过断面可以改变混合气成分。若使用不当
也很容易造成混合气成分改变。例如，空气滤清器堵塞，化油器空气量孔堵塞，会使混合气过浓。化油器浮子室油面调整过低，会使混合气体过稀等。混合气浓度的改变对发动机的动力性、燃油经济性及爆燃倾向有很大影响，因此，分析混合气成分对燃烧过程的影响是非常重要的。
燃料能否及时燃烧，取决于火焰传播速度。影响火焰传播速度的主要因素是混合气成分，火焰传播速度随过量空气系数的变化如图5-9所示。
由图可以看出，当过量空气系数①at =0.85?0.95,火焰传播速度最大，此时燃烧速度最快，可在短时间内使气缸压力温度达到最大值，散热损失小，作功
最多，由于此时供给的燃料量比完全燃烧时所需的燃料稍多，在空气量一定的情
况下，提高了对氧的利用程度，使燃烧产物的分子数增多，燃气压力提高。因此, 发动机
发出最大功率，称这种混合气为最大功率混合气。汽车在满负荷工况下工作时，要求汽油机输出最大功率，此时，化油器应供给最大功率混合气。
当过量空气系数①at <0.85?0.95时，称为过浓混合气。此时由于火焰传播速度降低，功率减少；且由于缺氧，燃烧不完全，使热效率降低，耗油率增加。发动机怠速或低负荷运转时，节气门开度小，进入气缸的新鲜混合气量少，残余废气相对较多，可能引起断火现象。为维持发动机稳定运转，通常供给比大功率混合气更浓的混合气。一般①at =0.6左右。如果发动机中等负荷下也供给过
浓混合气，由于火焰传播速度低，燃烧速度减慢，混合气在大容积下燃烧，发动机易过热，排气温度增高。高温废气中未完全燃烧的成分在排气管口与空气相遇，剧烈氧化，形成排气管放炮现象。当①at =0.4?0.5时，由于严重缺氧，火焰
不能传播，混合气不能燃烧。因此，①at =0.4?0.5的混合气成分称为火馅传播上限。
当过量空气系数①at =1.05?1.15时，火焰传播速度仍较高，且此时空气相对充足，燃油能完全燃烧，所以热效率最高，有效耗油率最低。此浓度混合气
体称为最经济混合气。汽车行驶的大多数情况是处于中等负荷工况工作，为减少燃油消耗，化油器应供给最经济混合气成分。
当过量空气系数①at >1.05?1.15时，称为过稀混合气。此时火焰传播速度降低很多，燃烧缓慢，使燃烧过程进行到排气行程终了。补燃增多，使发动机功率下降，油耗增多。由于燃烧过程的时间延长，在排气行程终了时进气门已开启，含氧过剩的高温废气可以点燃进气管内新气，造成化油器放炮。当①at
=1.3?1.4时，由于燃烧热值过低，混合气不能传播，造成缺火或停车现象，此时混合气浓度为火焰传播的下限。
由此可见，为保证发动机燃烧质量，有利的混合气成分一般在
① at =0.85
1.2范围内。
当使用功率混合气时，火焰传播速度最快，从火焰中心形成到火焰传播到末
端混合气的火焰传播时间缩短，使爆燃倾向减小，同时缸内压力、温度较高，压力升高率较大，使从火焰中心形成到末端混合气自燃发火的准备时间也缩短，又使爆燃倾向增大，实践证明，后者是影响的主要方面。因此，在各种混合气成分中，以供给最大功率混合气时最易爆燃。如汽车满载爬坡时容易爆燃
三、点火提前角
点火提前角大小对汽油机燃烧性能也有很大影响。图5-10为气门全开、额
点火提前角燃烧示功图的变化
定转速下混合气成分不变时，改变