内燃机原理5_特殊燃烧问题的机理与对策
物理九年级内燃机知识点
物理九年级内燃机知识点内燃机是一种将燃料在内部燃烧产生能量的机械装置。
它是现代社会中最重要的动力来源之一，被广泛应用于汽车、发电机以及飞机等领域。
下面将介绍物理九年级中与内燃机相关的主要知识点。
一、内燃机的工作原理内燃机主要包括四个基本部分：进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
进气系统负责吸入空气和燃料混合物，压缩系统将混合物压缩至高压状态，燃烧系统点燃混合物，产生高温高压气体，最后通过排气系统释放燃烧产物。
二、燃烧原理内燃机主要通过燃料的燃烧来释放能量。
燃料与空气混合后，在高压状态下被点火，发生燃烧反应。
燃烧反应产生的热能将气体加热膨胀，从而驱动活塞工作。
利用连续的爆发和推动机械装置运动的过程，将热能转化为机械能。
三、燃烧反应和燃料在内燃机中，燃料主要是液体燃料（如汽油、柴油）或者气体燃料（如天然气、液化石油气）。
不同类型的燃料在燃烧过程中会有不同的反应特点和燃烧产物。
例如，柴油机燃料燃烧时会产生较多的氮氧化物和颗粒物，而汽油机燃料则会产生较多的碳氢化合物。
四、热力循环内燃机的工作过程可以通过热力循环来描述，常用的是奥托循环和迪塞尔循环。
奥托循环主要用于汽油机，其特点是在连续的四个行程中完成燃油的吸入、压缩、燃烧和排出。
而迪塞尔循环主要用于柴油机，其特点是在燃油被注入和压缩后点火燃烧。
五、效率和排放内燃机的效率是指输入输出能量的比值，通常以热效率和机械效率来衡量。
热效率是指燃料中释放的能量中转化为有效功的比例，机械效率则是指发动机输出功率与输入燃料能量之比。
此外，内燃机的排放问题也备受关注。
汽车尾气排放的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等对环境和健康造成重要影响。
六、内燃机的改进和发展为了提高内燃机的效率和减少排放，科学家和工程师进行了许多改进和创新。
一些改进措施包括采用高效燃烧技术、提高燃烧效率、减少摩擦和辐射损失等。
此外，还出现了混合动力汽车和电动汽车等新型动力系统，有效地解决了内燃机在能源利用和环境保护方面的问题。
内燃机原理内燃机的燃烧
曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转 运动，并输出功率。
内燃机的应用和发展趋势
内燃机广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具，同时也在发电和工业领域 中发挥着重要作用。未来的发展趋势包括电动化、节能技术和可再生能源的 应用。
总结和展望
内燃机作为一种高效、可靠的动力装置，在社会发展中起着重要作用。随着 技术的不断进步，内燃机将继续适应新的需求，并为我们的生活创造更多可 能。
循环过程和效率
四冲程循环
进气、压缩、爆发、排气的四个过程交替进行，形成循环。
热效率
内燃机的热效率是指输出的有用功与燃料输入的热能之间的比值。
提高效率
使用先进的喷射技术、增压系统和废气回收技术可以提高内燃机的效率。
Байду номын сангаас
主要部件的功能和结构
活塞
将高温高压气体的能量转化为 直线运动功。
缸盖
密闭燃烧室，承受燃烧过程的 高温高压。
3
点燃过程
燃料与空气混合后，在火花塞点火的 作用下燃烧，产生爆发力推动活塞。
高温高压气体
燃烧产生的高温高压气体通过扩容和 排气过程释放能量。
点燃方式和燃料种类
火花塞点火
使用火花塞将点火能量传递到 燃料混合物，引发燃烧反应。
燃料喷射系统
通过喷射器将燃料雾化并喷入 燃烧室，提高燃烧效率。
柴油喷嘴
使用高压喷嘴将柴油喷射到压 缩空气中，在高温高压下点燃。
内燃机原理内燃机的燃烧
内燃机是一种高效且广泛应用的发动机类型。它的燃烧过程和传热特性、循 环过程和效率都是实现动力转化的关键。
内燃机的工作原理
内燃机利用可燃物质在密闭燃烧室中的燃烧产生的高温高压气体推动活塞运 动，从而产生功率。
内燃机的物理原理及应用
内燃机的物理原理及应用1. 内燃机的定义内燃机是一种将燃料和空气进行混合并在燃烧室内进行燃烧过程来产生能量的热机。
它是现代交通工具中最常用的动力来源之一。
2. 内燃机的物理原理内燃机的工作过程主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
2.1 进气过程内燃机在进气过程中，通过活塞的下行运动，将空气吸入燃烧室中。
进气门在活塞下降过程中打开，外部空气通过进气管路进入到气缸内。
2.2 压缩过程压缩过程中，活塞从下止点开始向上运动，将进入燃烧室的空气压缩。
在这一过程中，活塞上行，活塞内空间变小，压缩气体温度和压力升高。
2.3 燃烧过程当活塞接近顶点时，燃料被喷入燃烧室内，并与压缩的空气混合。
然后，燃料受到点火系统的点火，开始燃烧。
燃烧产生的高温和高压气体推动活塞向下运动，转化为机械能。
2.4 排气过程排气过程中，活塞接近下止点，排气门打开，废气通过排气管排出气缸。
然后，进入下一个循环。
3. 内燃机的应用内燃机广泛用于汽车、摩托车、船舶、飞机等交通工具中，也用于发电站、工厂和家庭等场所。
3.1 汽车内燃机是汽车最常用的动力来源之一，在汽车行业占据重要地位。
它具有启动快、瞬间加速响应好等特点，广泛应用于私人轿车、商用车、卡车等各种类型的汽车。
3.2 船舶内燃机在船舶中的应用非常广泛，尤其是小型船舶。
内燃机具有体积小、功率大、维护方便等特点，可以提供船舶所需的动力。
3.3 飞机喷气式飞机通常采用涡轮发动机，它是一种使用内燃机原理的航空动力装置。
内燃机提供了飞机所需的推力，使飞机能够在空中飞行。
3.4 发电站内燃机发电机组可以用于建筑工地、电力抢修、户外野营等场所。
它们具有体积小、重量轻、便于携带的特点，可以提供紧急电力供应。
3.5 工厂和家庭内燃机被广泛应用于工厂和家庭中的发电设备。
在断电时可以提供备用电源，保证设备的正常运行。
4. 总结内燃机是利用燃料与空气混合燃烧产生能量的热机，包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
汽车发动机原理第7章 特殊燃烧问题
二．燃料抗爆性及其评价指标
燃料对发动机发生爆燃的抵抗能力称为燃料抗爆性能， 燃料对发动机发生爆燃的抵抗能力称为燃料抗爆性能，一般用 燃料抗爆性能 辛烷值（ 辛烷值（ON， Octane Number）来评价。根据试验方法不同，又 ， ）来评价。根据试验方法不同， 可分为马达法辛烷值 马达法辛烷值（ 可分为马达法辛烷值（MON）和研究法辛烷值（RON）两种。 ）和研究法辛烷值（ ）两种。 1．辛烷值及其相关指标 ． 评价试验是在专用的带有爆燃传感器的可变压缩比单缸发动机 上进行（缸径/冲程 冲程=85/115）。两种辛烷值的评价试验条件如表 ）。两种辛烷值的评价试验条件如表 上进行（缸径 冲程 ）。两种辛烷值的评价试验条件如表7-1 所示。试验时，先用待测燃料运转，不断提高压缩比， 所示。试验时，先用待测燃料运转，不断提高压缩比，直到发生爆 震为止；然后保持压缩比不变 换用参比燃料运转。 压缩比不变， 震为止；然后保持压缩比不变，换用参比燃料运转。参比燃料是由 抗爆性很高的异辛烷C 辛烷值为100）和抗爆性很差的正庚烷 抗爆性很高的异辛烷 8H18（辛烷值为 ） C7H16（辛烷值为 ）以不同的容积比混合而成。若异辛烷容积比为 辛烷值为0）以不同的容积比混合而成。 x%的参比燃料能产生与被测燃料同等强度的爆燃，则被测燃料的 的参比燃料能产生与被测燃料同等强度的爆燃， 的参比燃料能产生与被测燃料同等强度的爆燃 辛烷值为x。如表7-1所示 由于马达法的试验条件严于研究法， 所示， 辛烷值为 。如表 所示，由于马达法的试验条件严于研究法，因 同一燃料的MON值一般小于 值一般小于RON值，两者之间相差约 而同一燃料的 值一般小于 值 两者之间相差约7-12。实 。 际中常用RON值作为汽油的标号，如90号汽油的 值作为汽油的标号， 号汽油的RON为90。 际中常用 值作为汽油的标号 号汽油的 为 。
内燃机工作原理
内燃机工作原理
内燃机是一种利用燃料在活塞内燃烧产生高温高压气体推动活塞做功的热机。
它是现代工业中最为常见的动力装置之一，被广泛应用于汽车、飞机、船舶等各种交通工具以及工业生产中。
内燃机的工作原理主要包括吸气、压缩、爆燃和排气四个基本过程。
首先，在内燃机的工作过程中，活塞在上行运动时，气门打开，气缸内的空气
和燃料混合物被吸入气缸内。
这个过程称为吸气，它使得气缸内的混合气体浓度增加，为后续的爆燃提供条件。
接着，活塞在下行运动时，气门关闭，气缸内的混合气体被压缩。
这个过程称
为压缩，通过压缩使得混合气体的温度和压力升高，增加了爆燃的能量释放。
然后，当活塞接近顶点时，点火系统发出火花，点燃混合气体，使其爆炸燃烧。
这个过程称为爆燃，燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，驱动曲轴转动，从而输出动力。
最后，随着活塞的下行运动，废气通过排气门排出气缸外。
这个过程称为排气，将燃烧后的废气排出，为下一个工作循环做准备。
内燃机的工作原理简单而又精密，它通过上述四个基本过程不断循环，将燃料
的化学能转化为机械能，为各种交通工具和机械设备提供动力。
同时，内燃机在工作过程中也会产生噪音、振动和废气等环境污染问题，因此在实际应用中需要加强对其排放和噪声的控制。
总的来说，内燃机作为一种重要的动力装置，其工作原理的理解对于工程技术
人员和相关领域的专业人士来说至关重要。
只有深入理解内燃机的工作原理，才能更好地进行设计、维护和改进，使其在实际应用中发挥更大的作用。
同时，对内燃机的工作原理有着清晰的认识，也有助于我们更好地理解和利用能源，推动工业技术的发展。
《内燃机》说课稿
《内燃机》说课稿引言概述：内燃机是一种利用燃料在内部燃烧产生高温高压气体，通过气体膨胀驱动活塞运动，从而将热能转化为机械能的发动机。
内燃机广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具以及各种机械设备中。
本文将从工作原理、分类、构造、优缺点、发展前景等多个方面对内燃机进行详细阐述。
正文内容：1. 工作原理1.1 燃烧过程：内燃机通过将燃料与空气混合，然后点燃混合气体，使其燃烧产生高温高压气体。
1.2 膨胀过程：高温高压气体推动活塞向下运动，将热能转化为机械能。
2. 分类2.1 按燃烧方式分类：分为汽油机和柴油机。
汽油机采用点燃火花塞点火，柴油机采用压燃点火。
2.2 按气缸数分类：分为单缸、多缸内燃机。
多缸内燃机具有功率大、平稳性好的特点。
2.3 按工作循环分类：分为两冲程和四冲程内燃机。
四冲程内燃机具有效率高、排放低的特点。
3. 构造3.1 活塞与气缸：活塞在气缸内往复运动，通过连杆将活塞运动转化为曲轴旋转运动。
3.2 燃料系统：包括供油系统、点火系统和排气系统。
供油系统负责将燃料供给燃烧室，点火系统负责点燃混合气体，排气系统负责排出燃烧产生的废气。
3.3 冷却系统：内燃机需要通过冷却系统将产生的热量散发出去，以保持发动机的正常工作温度。
4. 优缺点4.1 优点：内燃机具有结构简单、启动快、功率密度高等优点，适用于各种交通工具和机械设备。
4.2 缺点：内燃机存在燃料消耗多、废气排放污染环境等缺点，对环境造成一定压力。
5. 发展前景5.1 新能源替代：随着环境保护意识的增强，电动汽车等新能源替代内燃机的趋势逐渐明显。
5.2 技术改进：内燃机的燃烧效率和排放性能不断改进，以减少对环境的影响。
5.3 应用领域扩展：内燃机在航空航天、军事装备等领域仍有广阔的应用前景。
总结：综上所述，内燃机作为一种将热能转化为机械能的发动机，在交通工具和机械设备中发挥着重要作用。
虽然内燃机存在一些缺点，但随着新能源替代和技术改进的发展，内燃机仍然具有广阔的应用前景。
《内燃机》说课稿
《内燃机》说课稿内燃机是一种通过内燃作用将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的发动机。
内燃机广泛应用于汽车、摩托车、船舶等交通工具以及发电机组等领域。
本文将从内燃机的工作原理、分类、优缺点、发展趋势和应用领域等方面进行详细介绍。
一、内燃机的工作原理1.1 内燃机利用燃料在氧气的存在下发生燃烧，产生高温高压气体。
1.2 高温高压气体推动活塞做功，驱动曲轴旋转，从而输出机械能。
1.3 内燃机通过循环工作，不断地将燃料燃烧产生的能量转化为机械能。
二、内燃机的分类2.1 按照工作原理可分为四冲程和两冲程内燃机。
2.2 按照燃料形式可分为汽油机和柴油机。
2.3 按照气缸排列形式可分为直列式、V型、对置式等。
三、内燃机的优缺点3.1 优点：功率密度高、启动快、燃料易获取。
3.2 缺点：燃烧产生废气、噪音大、维护成本高。
3.3 随着技术的发展，内燃机的效率和环保性得到了提升。
四、内燃机的发展趋势4.1 节能减排：研发高效燃烧技术、增加废气处理装置。
4.2 电动化：发展混合动力、纯电动内燃机替代方案。
4.3 智能化：引入智能控制系统，提高内燃机的运行效率和稳定性。
五、内燃机的应用领域5.1 交通工具：汽车、摩托车、飞机、船舶等。
5.2 工业设备：发电机组、水泵、压缩机等。
5.3 家用电器：发电机、割草机、农用机械等。
总之，内燃机作为一种重要的动力装置，在现代社会发展中扮演着重要角色。
随着科技的不断进步，内燃机在效率、环保性和智能化方面将迎来更大的发展空间，为各个领域的应用提供更加可靠、高效的动力支持。
燃气内燃机工作原理
燃气内燃机工作原理
燃气内燃机是一种常见的内燃机械装置，主要是通过燃烧燃气来产生动力。
其工作原理可以总结为以下几个步骤：
1. 进气阶段：燃气内燃机在每个循环中都会进行进气阶段。
在进气阀门打开的状态下，活塞向下移动，创建了一个负压区域。
这将吸引进气门打开，并允许新鲜的燃气进入燃料混合室。
2. 压缩阶段：当活塞向上移动时，进气阀门关闭。
这时活塞会将进入混合室的燃气压缩。
压缩后的燃气体积变小，温度和压力也随之增加。
3. 燃烧阶段：在压缩阶段的末尾，点火系统会触发火花塞，在燃气混合物中产生火花。
这个火花将点燃混合物，引发燃烧。
燃烧产生高温和高压气体，推动活塞向下运动。
4. 排气阶段：在燃烧后，废气会通过排气门排出。
排气门打开时，活塞向上运动，排放残余燃气。
随着排气门关闭，进气阀门再次打开，开始下一个工作循环。
总的来说，燃气内燃机利用燃烧产生的高压气体驱动活塞运动，使动力得以传递。
这种循环过程在引擎内不断重复，从而实现了引擎的正常运转。
《内燃机》说课稿
《内燃机》说课稿内燃机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体推动活塞运动，从而转化为机械能的发动机。
它是现代工业和交通运输领域中最常用的动力装置之一。
本文将从内燃机的原理、分类、工作循环、性能指标和应用领域等五个方面进行详细阐述。
一、内燃机的原理1.1 燃烧原理：内燃机利用燃料与空气混合后，在活塞上方的燃烧室中燃烧，产生高温高压气体。
1.2 活塞运动原理：高温高压气体推动活塞向下运动，产生机械能。
1.3 活塞往复运动原理：通过连杆和曲轴机构将活塞的往复运动转化为旋转运动。
二、内燃机的分类2.1 按工作循环分类：分为两冲程和四冲程内燃机。
2.2 按燃料分类：分为汽油机、柴油机、天然气发动机等。
2.3 按气缸排列方式分类：分为直列式、V型和W型等。
三、内燃机的工作循环3.1 四冲程内燃机工作循环：包括吸气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
3.2 两冲程内燃机工作循环：包括工作冲程和排气冲程两个冲程。
3.3 工作循环的优缺点：四冲程内燃机工作循环稳定，能效高；两冲程内燃机功率密度高，但排放污染较大。
四、内燃机的性能指标4.1 功率：内燃机输出的机械能。
4.2 热效率：内燃机输出的机械能与燃料燃烧释放的热能之比。
4.3 扭矩：内燃机输出的转矩。
五、内燃机的应用领域5.1 汽车领域：内燃机是汽车的主要动力装置，广泛应用于轿车、卡车、摩托车等交通工具。
5.2 工业领域：内燃机作为发电机组的动力源，广泛应用于工厂、建筑工地等场所。
5.3 航空航天领域：内燃机被用于飞机、火箭等飞行器的动力装置。
综上所述，内燃机作为一种重要的动力装置，在工业和交通运输领域发挥着重要作用。
通过对内燃机的原理、分类、工作循环、性能指标和应用领域的详细阐述，我们可以更好地理解和应用内燃机技术。
初中物理内燃机知识点总结归纳
初中物理内燃机知识点总结归纳内燃机是一种利用燃烧燃料内部释放的热能驱动活塞做机械运动的设备。
它是现代交通运输和工业生产中最重要的能源转化装置之一，了解内燃机的工作原理和相关知识，对于我们理解能源转化和环保意识的培养具有重要意义。
本文将从内燃机的工作原理、汽油机和柴油机的区别以及内燃机的环保问题等方面进行总结归纳。
一、内燃机的工作原理内燃机的工作原理简单来说，可以分为四个基本过程：进气、压缩、爆燃和排气。
进气过程中，活塞向下运动，气缸内的空气与燃料混合物一起进入气缸；压缩过程中，活塞向上运动，将混合物压缩，使其达到爆燃的条件；爆燃过程中，火花塞产生火花，点燃混合物，产生高温高压气体；排气过程中，活塞再次向下运动，将排出燃烧产物。
二、汽油机和柴油机的区别1. 燃料：汽油机使用汽油作为燃料，而柴油机使用柴油作为燃料。
2. 混合方式：汽油机使用化油器将空气和汽油混合后进入气缸，而柴油机则是根据高压喷嘴将燃油直接喷入气缸。
3. 点火方式：汽油机采用火花塞点火，而柴油机则是通过高温高压使燃油自燃。
4. 报废物排放：汽油机燃烧产物中含有较多的一氧化碳和碳氢化合物，对环境污染较大；柴油机燃烧产物中则主要是氮氧化物，对环境污染的影响相对较小。
三、内燃机的环保问题随着全球环保问题的日益凸显，内燃机的环保性能也成为了一个重要的研究方向。
为了减少内燃机对环境的影响，人们提出了一系列的解决方案，包括提高燃烧效率、降低排放浓度、使用清洁燃料等。
以下是几种常见的环保技术：1. 催化转化技术：通过在尾气处理系统中加入催化剂，将排出的有害气体转化为无害气体。
2. 高压直喷技术：该技术通过喷射系统将燃油直接喷入燃烧室，提高燃烧效率，同时减少有害气体的生成。
3. 多级增压技术：通过增加进气压力，提高内燃机的燃烧效率，降低燃料消耗和排放浓度。
4. 混合动力技术：将内燃机与电动机结合使用，减少对燃料的依赖，降低排放。
在环保问题上，内燃机的改进与创新仍然是一个需要不断探索的领域，只有不断进行科学研究和技术改进，才能更好地保护环境。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
噪 声
（2） 气体高频振动
燃烧引起 缸压急剧 变化 压力波在气缸内往复反 射形成高频振动 •频率 ＝ 音速C/2倍缸径D •振幅 ＝ f(p)
噪 声
3、影响因素及防止对策 基本影响因素：
pmax、 dp/dφ、λ（压升比）、零部件自振 频率 其中主要因素： dp/dφ（或Δp/ Δφ） 应控制 dp/dφ < 0.4MPa/ °CA 若dp/dφ > 0.5MPa/ °CA，则粗暴燃烧 （柴油机敲缸，如右图）
记:
汽油机爆燃示例
70 60 50
发动机：EQ491 压缩比：9.0 汽油：90(RON) 点火提前角 24oCA 19oCA n=2000rpm BMEP=0.9MPa
P (bar)
40 30 20 10 0 180
360 ϕ( oCA)
540
5.1.2 表面点火及其防止措施
何谓表面点火（Surface ignition） 由炽热表面点燃混合气引起的着火 炽热表面： 燃烧室壁面凸起部，如排气门、壁面尖角处、火花塞群部 、积碳（Deposit）及其催化剂作用 表面点火的分类： 早火（早燃, Pre-ignition）——正常火花点火前发生的表面 点火 后火（后燃）——正常火花点火后发生的表面点火 后火： 若不引发爆燃，一般危害不大，或对ηi略有利；但长时间 后火，会使燃烧室热负荷提高，演变为早火；出现“续走” （Running-on）现象。
（因此一般用φc作为不均匀度Di的评价指标，也是进气管设计要点）
实际喷油量各缸不均匀 化油器＞ 进气道喷射＞缸内直喷 φa 不均匀 各进气歧管中的油膜、油蒸气、油气混合过程不均匀 燃料成分不均匀 重馏分等密度较大成分不易到达边缘气缸 φr 不均匀（与进、排气系统都有关） 各缸点火特性不同
5.3 柴油机燃烧噪声
4、产生循环波动的原因
（1） 混合气成分波动：
局部空燃比、残余废气 如图，火花塞处连续50 个循环的快速采样结果
（2） 气体运动状态波动
流速过高或过低； 湍流强度过高或过低。
汽油机循环波动—案例分析
东风公司
汽 缸 压 力 p / MPa
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
1、噪声分类：
• 气体噪声——风扇、进气、排气（近年来有“排气音响效果”之说） • 机械噪声——高速往复运动、间隙 • 燃烧噪声——燃烧噪声与机械噪声往往难以区分
发动机 车辆噪 车 声源 辆 加 速 时 发动 发动 机噪 机台 声源 架全 负荷 时
40.7％
冷却风扇
26.3％
排气系统
18.5％
8.4% 6.1%
5 特殊燃烧问题的机理与对策
5.1 汽油机的不正常燃烧
汽油机正常燃烧的特征（点燃式发动机）： 由火花点火引燃（也可有其它强制点火方式） 以火核为中心的火焰有序传播 汽油机不正常燃烧： 爆燃（爆震、敲缸） 表面点火 激爆
5.1.1 爆燃的机理与对策
1、爆燃现象（Knocking）
pmax波动 ：2.5~3.5MPa （ dQB/dφ）max波动： 2倍
2、危害
点火时间、空燃比等控制参数无法调节到最佳 燃烧不好的循环会产生ηi 、Wi等下降 （设想上图中如10个循环都按pmax最高的循环来工作，会怎样？） 振动↑、噪声 ↑ 例：6105汽油机燃烧室改进设计后， （dp/dφ） max由1.8上升到 2.4（bar/ °CA），δp由11％降为7.1％，结果噪声下降8dB
n=3000r/min Ttq=53.2N.m MAP=56kPa α=14.5
491i汽油机实测结果
4
0.0 90 180 270 360 450 540 630 720
曲 柄 转 角
气 缸 压 力 p / MPa
ϕ / (o)(CA)
3
n=3000r/min Ttq=53.2N.m MAP=56kPa α=14.5
正常燃烧与爆燃
正常燃烧
激爆 (早火)
爆燃 (末端混合气自燃)
5.2 汽油机的不规则燃烧
不规则燃烧分类：
循环波动——不同循环之间的燃烧变动 各缸不均匀——各缸之间的燃烧差异
5.2.1 汽油机的循环波动
1、现象
实际中，汽油机转速和转矩波动大于柴油机 如转速波动， 汽 ±10 r/min 柴 ±2 r/min 转速和转矩波动来源于燃烧波动 （如右图)
防止表面点火的对策
降低燃烧室温度水平（与防爆燃一样，ε↓、点火角↓等） 燃烧室设计优化（合理冷却、避免尖角和突出部） 选用低沸点汽油以减少重馏分（如芳烃）形成的积碳 控制润滑油消耗（润滑油不完全燃烧易形成积碳） 采用汽油或润滑油添加剂以防止或消除积碳 提高汽油中抗表火性好的成分，如异辛烷等。
尖锐的金属敲击声，声频为3～7KHz 机身有明显振动 功率下降、转速不稳，甚至冒黑烟 示功图出现不同程度的“锯齿波” 冷却水、机油和气缸盖等温度升高
爆燃机理
p,T Flame火焰 end-gas 末端混合气 Shock激波 p, T
time
time
3、爆燃的危害
★ 燃室壁面的层流边界层和油膜被 破坏，散热↑↑， 热负荷↑，严重时 活塞顶烧熔; ★由于油膜层被破坏，引起活塞组异常磨损，拉缸 甚至活塞环断 ★ 轻微爆燃有可能略改善油耗和功率，但严重爆燃时 ηt ↓，热损失↑，导致be↑，Pe ↓ ★ 燃烧粗暴、热裂解发生，甚至冒黑烟 ★燃气压力剧烈波动使pmax和dp/dφ ↑↑，使机械负荷↑。
2
1
0 270
360
450
540
曲 柄 转 角 ϕ / (o)(CA)
汽油机循环波动—案例分析
100 95 n=2000r/min TPS=7.8%
左图：循环波动率每增大 1个%点，Pmi损失1.5% ？？ 汽油机ηi劣于柴油机
Rpmi /%
90 85 80 75 70 0 5 10 通常商品发动机 的允许范围
早火
由于实际着火提前，使pmax和dp/dφ↑ ； 负功 ↑； ηi ↓ ；pi ↓； 机械负功↑； ηm ↓， 产生低频敲缸（600～1200Hz）
（注意早火与爆燃的异同）
爆燃性表面点火（激爆）
早火与点火时间提前一样，会引起爆燃； 爆燃导致燃烧室温度水平提高，更容易产生早火；两者相互促进，形成严 重粗暴燃烧，即激爆（Δp/Δφ ↑ 5倍，pmax ↑ 1.5倍 ） 问题：如何区分激爆与爆燃、激爆与早火？
爆燃的危害
正常燃烧火花塞
爆燃---火花塞绝缘体烧毁
4、防止爆燃的对策
t1——由火核形成至火焰前锋面传播到末端混合气所需时间 t2——由火核形成至末端混合气自燃着火所需时间 则： 不爆燃的条件 t1 < t2 讨论：如何在无爆燃条件下实现高压缩比
实际中防止爆燃的主要措施 降低ε （最主要） 提高燃料辛烷值（见7.1.2） 推迟点火时间 燃烧室优化设计 （含提高湍流度等，见右图） 爆震传感器反馈控制
注意：柴油机“敲缸”与汽油机“敲 缸”的不同
3、循环波动的评价指标
循环波动率δp = (σp / pmax)×100％
式中， σp为 pmax的标准偏差；
pmax为 pmax的算术平均值 正常情况： δp < 10% 较好汽油机： δp < 7% 同理：可用Pmax出现角度φpmax、 dp/dφ、pmi 、 (dQB/dφ)max等多种燃烧特性参数表示循环波动程度。
2、评价方法
用不均匀度Di表示第i缸的工作不均匀性。 φc 、φa 、Pe、 be、 pmax等 Di(φc ) = [(φci － φcm )/ φcm ] ×100％ 式中： φci为第i缸的充气系数， φcm为各缸充气系数平均值。 对整机，往往用最大不均匀度Dmax
4、原因
φc各缸不均匀（柴油机同，见第4章） 距离不等、阻力不等、动态效应、各缸干涉
的原因之一
15
20
柴油机的循环波动为什么 小于汽油机？
CoVpmi /%
东风公司491i汽油机实测结果
5.2 汽油机的不规则燃烧
分类： • 循环波动——不同循环之间的燃烧变动 • 各缸不均匀——各缸之间的燃烧差异
5.2.2 汽油机的各缸不均匀性
1、何谓各缸不均匀性
各气缸之间由于进气充量和成分等 不均匀引起的工作特性差异。 汽油机明显大于柴油机
34.6%
34.6%
8.6% 14.0%
8.2%
26.9%
31.6%
11.2%
18.2%
12.1%
油底壳
曲轴箱及喷油泵
进排气管 气缸盖 发动机前附件
车用柴油机噪声的来 源与贡献率
2、产生机理：动力载荷、高频振动 （1） 动力载荷
噪声（振动）传达系统 激振源 速燃期的 压力剧增 气缸盖 气缸套 活塞、曲噪声辐射表面 气门罩盖 机体、正时齿轮盖 油底壳