第五章1汽油机燃烧及燃烧室
说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点,以及对它们的要求。
说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点,以及
对它们的要求。
汽油机燃烧过程是指汽油在发动机中燃烧时所经过的各个阶段。
燃烧过程的各个阶段具有不同的特点和要求，下面我们就来一一介绍。
1. 吸入阶段：在吸入阶段，汽油通过进气门进入到气缸内，在此
过程中需要保证充分的进气流量和良好的压缩，从而使汽油能够充分
混合并分配到所有气缸。
2. 压缩阶段：在压缩阶段，汽油被压缩和挤压，形成高压、高温、高能的混合气，使得气缸内的压力急剧升高。
这一阶段需要高效的压
缩机构和精密的燃油喷射系统。
3. 点火阶段：在点火阶段，点火塞点亮混合气，在高温环境中将
其中反应生成大量的热能。
这一阶段需要准确的点火时间和热值。
4. 燃烧阶段：在燃烧阶段，混合气被点燃并燃烧，从而产生大量
的热能和机械能。
这一阶段需要精准的燃烧控制和高质量的燃烧室。
5. 排气阶段：在排气阶段，废气被排出气缸，从而通风并清除燃
烧过程中产生的废气。
这一阶段需要高效的排气机构和稳定的排气温度。
对于汽油机燃烧过程各个阶段的要求，主要包括：精准的配气和
进气、高效的压缩和点火、精准的混合和燃烧控制、稳定的排气和节
能降耗等。
同时，汽油机还需要经受住高温高压和复杂工况下的考验，因此对发动机的性能、耐用性、可靠性等方面提出了更高的要求。
因此，制造汽油机需要经过多次完整的燃油动力性能测试和部件
功能测试，以确保汽油机能够稳定、高效地运行。
同时，不断提高汽
油机性能、降低油耗、提高排放标准，也是当前汽车制造业的主要发
展方向。
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧汽油机是一种内燃机，其工作原理是通过将空气和汽油混合后，利用火花塞点火将混合气体燃烧产生的能量转化为机械能。
汽油机混合气的形成是通过进气管、节气门和进气道来完成的。
当驱动节气门打开时，汽油喷油器会喷射适量的汽油进入进气道中。
同时，空气经过进气管进入气缸。
汽油和空气在进气道中混合，形成可燃混合气体。
混合气的形成过程中有几个关键参数需要控制，例如进气量、燃料喷射量和混合气的浓度。
进气量取决于节气门的开度，而燃料喷射量则由喷油器决定。
为了保证混合气的浓度适中，汽油机通常会配备一个氧传感器，根据氧气浓度的反馈来调节喷油量。
这样可以确保混合气的化学组成接近于最佳的燃烧比例。
燃烧是汽油机中最关键的环节，也是产生动力的过程。
当混合气被点火后，燃烧产生的高温高压气体会向外膨胀，推动活塞运动，驱动曲轴旋转。
混合气的点燃是通过火花塞完成的。
火花塞由中心电极和接地电极组成，中心电极中的电火花将混合气点燃。
燃烧的过程主要包括点火延迟期、燃烧期和尾气期。
点火延迟期是指在点燃混合气之前，混合气在活塞顶部开始自燃的时间。
延迟期的长短会受到很多因素的影响，如混合气的浓度、温度、压力等。
燃烧期是指混合气完全燃烧的时间，这一阶段混合气的能量会被释放并用于驱动活塞运动。
尾气期是指废气在活塞向下运动排出气缸的时间。
为了提高燃烧效率，汽油机通常会采用一些技术来增加混合气的起燃性、均匀度和稳定性。
例如，在进气道中安装气流直通装置可以提高混合气的均匀度；在燃烧室中设置喷油器可以将燃油直接喷到燃烧室中，提高了起燃性；通过调整点火提前角度可以改变燃烧时机，提高燃烧效率。
总结起来，汽油机混合气的形成和燃烧是通过控制进气量、燃料喷射量和混合气的浓度来实现的。
混合气的形成需要一系列的控制和调节来确保混合气的化学组成接近于最佳的燃烧比例。
燃烧则是通过点火将混合气燃烧产生高温高压气体，推动活塞运动，从而驱动汽油机工作。
燃烧室ppt课件
出口环截面上的最高温度与其平均温度之差Δ不得超过100－ 120℃
在径向上: 靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些, 而 在距叶尖大约三分之一处温度最高
理论和实验证明, 只有在距叶尖1/3处温度允许高些,这是在使涡 轮叶片各处的强度基本一致的条件下的温度分布要求
增大了燃气与新鲜混合气的接触面积、向混合气传递的热 量和活中心的扩散作用, 使火焰的传播速度显著地增大
一般说来, 紊流状态时的火焰传播速度比静止时要大二十 多倍
提高火焰传播速度的方法
增大紊流强度的方法, 通过在火焰筒前部中心安装旋流器 来达到
组成余气系数合适的混合气
促使燃油迅速汽化
燃油汽化的快慢取决于燃油雾化的质量和燃油周围的温度
燃油的雾化是通过喷油嘴实现的
目前燃气涡轮喷气发动机通常使用喷油嘴有离心式喷油嘴，蒸发 管式喷油嘴和气动式喷油嘴。
离心式喷油嘴
内装有一个旋流器,燃油从切向孔进入旋流室内, 在旋流室内作急速的 旋转运动
燃油从喷孔喷出后,受惯性力和空气撞击的作用破裂成无数细小的油珠, 从而获得良好的雾化结果
目前有的发动机使用双路离心喷油嘴
▪ 由于发动机在不同的转速下工作时,所需油量的变化很大, 大转速时 的供油量, 一般比小转速时的供油量大十几至几十倍, 只有一条通路 面积的单路喷油嘴就不能满足要求
气动式喷油嘴
克服了离心式喷油嘴以下两个缺点：喷油量与喷油雾化质 量都直接与供油压力相关；在大供油量时，由于雾化质量好， 大部分是小直径的油珠，由于其动量小，都聚集在喷油嘴附近， 容易形成积炭。而气动式喷油嘴油量的改变是依靠供油压力， 而雾化质量则依靠另外的气动因素
管形燃烧室
管环形燃烧室
汽油机的构造
汽油机是一种内燃机，主要由以下几个部分构成：
汽缸：汽油机通常有多个汽缸，每个汽缸内部有一个活塞。
活塞在汽缸内上下运动，通过连杆与曲轴相连。
曲轴：曲轴是汽油机的主轴，通过连杆与活塞相连，将活塞的上下往复运动转化为旋转运动。
气门：汽油机有进气气门和排气气门。
进气气门负责让混合气进入汽缸，而排气气门则负责将燃烧产生的废气排出汽缸。
燃烧室：燃烧室是混合气燃烧的区域，它位于活塞顶部的凸起部分。
燃烧室内的燃烧会产生高温和高压气体，推动活塞向下运动。
点火系统：汽油机的点火系统用于在燃烧室中点燃混合气。
它包括点火塞、高压线和点火线圈等组件，通过产生高压电火花点燃混合气。
燃油系统：燃油系统负责将汽油输送到发动机中，包括燃油箱、燃油泵、喷油嘴等部件。
冷却系统：汽油机需要通过冷却系统来控制发动机温度，以保持适当的工作温度。
冷却系统包括水泵、散热器、风扇等组件。
润滑系统：润滑系统负责对发动机内部的运动部件提供润滑和冷却，以减少摩擦和磨损。
润滑系统包括油泵、机油滤清器、油底壳等组件。
这些是汽油机的基本构造，不同类型的汽油机可能会有一些差异。
汽油机通过燃烧混合气驱动活塞运动，将热能转化为机械能，推动车辆或设备的运行。
汽油机燃烧过程
混合气形成
缸内直喷技术
现代汽油机采用缸内直喷技术，将燃 油直接喷入气缸内，与空气混合，实 现更精确的燃油控制和更高的燃油效 率。
汽油和空气在气缸内混合，形成一定 比例的混合气，其浓度直接影响燃烧 效率和发动机性能。
燃烧产物的形成与排放
燃烧产物
汽油机燃烧后产生的产物包括二 氧化碳、水蒸气、未完全燃烧的
碳氢化合物和氮氧化物等。
排放控制
现代汽油机配备三元催化器和氧 传感器等装置，用于减少有害气
体排放和提高排放， 部分汽油机采用废气再循环技术， 将部分废气引入进气系统，降低
燃烧温度和压力。
04 汽油机燃烧过程的优化
提高汽油机的效率
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优化燃油喷射
通过精确控制燃油喷射的 时间和量，提高汽油机的 燃油利用率，从而提高效 率。
汽油机燃烧过程的节能要求
提高燃油效率
通过优化燃烧过程和改进 发动机设计，提高汽油机 的燃油效率，降低油耗和 运行成本。
轻量化设计
采用轻量化材料和设计， 减轻发动机重量，降低机 械损失和燃油消耗。
能量回收技术
利用发动机余热和其他可 回收能量，提高能源利用 效率，降低能耗。
汽油机燃烧过程的智能化发展
燃烧优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等优化算法，对燃烧模型进行优化，寻 找最优的燃烧参数组合，以提高汽油机的效率和降低排放。
实验验证
通过实验验证模拟结果的准确性，不断修正和优化燃烧模型，为汽油 机燃烧过程的实际应用提供理论支持。
05 汽油机燃烧过程的未来发展
汽油机燃烧过程的环保要求
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减少污染物排放
随着环保意识的提高，汽油机燃烧过程需要进一 步降低污染物排放，如氮氧化物、碳氢化合物和 颗粒物等。
发动机原理与汽车理论汽油机的燃料与燃烧课件
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发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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二、汽油机对混合气的要求
（1）怠速工况 （2）小负荷工况 （3）中等负荷工况 （4）大负荷工况和全负荷工况 （5）冷起动工况 （6）暖机工况 （7）加速工况
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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三、汽油机混合气的形成
1．汽油机混合气的形成过程 （1）单点喷射汽油机混合气的形成过程。 （2）多点喷射汽油机混合气的形成过程 （3）缸内喷射汽油机混合气的形成过程
一、汽油机的排气污染物 二、汽油机排气污染的控制措施
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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一、汽油机的排气污染物
1．一氧化碳（CO） 2．碳氢化合物（HC） 3．氮氧化合物（NOX） 4．二氧化碳（CO2） 5．二氧化硫（SO2）
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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二、汽油机排气污染的控制措施
二、汽油机的不正常燃烧
1.爆燃： 2.表面点火：
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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爆燃
1.爆燃：在某种条件下（如压缩比过高或点火过早），汽 油机的燃烧变得不正常（这时火焰传播速度和火焰前锋形 状发生急剧的变化），上止点附近的压力急剧波动。 2.爆燃时外部特征： 1）发出金属振音（敲缸）； 2）冷却系统过热（冷却水、润滑油温度均上升），汽缸 盖温度上升； 3）在轻微爆震时，功率略有增加；强烈爆震时，功率下 降，转速下降，发动机有较大的振动。
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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三、汽油机混合气的形成
2．汽油机混合气形成过程的控制 （1）顺序喷射方式喷油正时控制（图3-2和图3-3 ） （2）分组喷射方式喷油正时控制（图3-4和图3-5） （3）同时喷射方式喷油正时控制（图3-6和图3-7） （4）异步喷油正时控制
汽油机的燃烧过程
（3）补燃期。从最高燃烧压力点(图1-1中点3)开始到燃料基本上 燃烧完全为止称为补燃期(图1-1中第Ⅲ阶段)。
汽油机的燃烧过程
图1-1 汽油机燃烧过程的展开示功图
汽油机的燃烧过程
（二）汽油机的不正常燃烧
1. 爆震燃烧
爆震燃烧简称爆燃。汽油机在燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播 速度向前推进，使得火焰前方未燃的混合气(末端混合气)受到已燃混合气 强烈的压缩和热辐射作用，加速其先期反应，并放出部分热量，使本身 的温度急剧升高。如果火焰前锋及时到达将其引燃，直到燃烧完为止， 属正常燃烧。如果在火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温 度，则在其内部最适宜发火的部位产生一个或数个新的火焰中心，引发 爆炸式的燃烧反应，发出尖锐的金属敲击声，这种现象称爆燃。
2. 表面点火
汽油机的燃烧过程
在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃 烧室炽热表面(如过热的火花塞绝缘体和电极、 排气门、炽热的积炭等)点燃混合气而引起的不 正常燃烧现象，称为表面点火。表面点火出现 时，会使发动机运转不平稳并发生沉闷的敲击 声，容易使发动机过热，有效功率下降，甚至 在压缩过程末期的高温高压下使机件损坏。
汽油机的燃烧过程
（一）汽油机的正常燃烧过程
（1）着火延迟期。从火花塞跳火(图1-1中点1)开始到形成火焰中 心(图1-1中点2)为止这段时间，称为着火延迟期(图1-1中出现最高压 力(图1-1中点3)为止这段时间称为急燃期(图1-1中第Ⅱ阶段)。
简述单缸汽油机的工作原理
简述单缸汽油机的工作原理
汽油机是一种典型的内燃机，它将汽油燃烧后产生的热能转换成机械能，能够提供汽车、摩托车等机动车辆发动机运转所需的动力。
单缸汽油机由燃烧室、活塞、曲轴、缸盖、配气装置、润滑系统等组成，其工作原理是：
1、燃烧室中的燃烧：汽油机的工作是靠汽油燃烧发动，因此，燃烧室是整个汽油机的中心系统。
燃烧室是由汽油、空气和火花塞组成。
汽油从汽油泵经过喷油器进入燃烧室，空气由空气滤清器、涡轮增压装置等进入燃烧室，火花塞由电脉冲点火系统进行点火，燃烧室中的燃料和空气在火花塞的火花点燃，接着产生爆燃、燃烧，形成高温燃气，从而产生动力能。
2、活塞的运动：汽油机的活塞是一种往复运动的零件，它由燃烧室的爆燃烧气推动，在缸筒内上下运动。
在活塞的运动过程中，由于活塞和缸内壁之间的摩擦力，会产生一定的热量，从而把润滑油熔化，加快机件的磨损，所以汽油机配备有润滑系统，起到润滑分散机件热量，延长汽油机的使用寿命。
3、曲轴的运动：活塞上有活塞环和活塞杆，活塞杆的连接头有一个凸轮，与曲轴上的凸轮啮合，当活塞上升时，转动凸轮，推动曲轴转动，曲轴带动连接杆，连接杆连接曲轴动力传递系统，使曲轴上的缸盖、曲轴套、连杆轴、曲轴轴承等都转动起来，汽油机的动力来源就是来自活塞燃烧室的爆燃烧气推动活塞上升和下降，从而使曲轴转动，从而使机件运转，产生动力。
4、配气装置：配气装置是汽油机重要的部件，它的作用是根据进气道的口径，积聚更多的气体，使其在汽油机的燃烧室中形成更高的压力，从而提高机械动力。
常用的配气装置有气门、涡轮增压装置等，气门的作用是控制进气量和出气量，涡轮增压装置的作用是通过压缩空气，使其在燃烧室中形成更高的压力。
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第五章1 汽油机燃烧及燃烧室
一、选择题（48分）
1.进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线旋转的有组织的气流运动称为（）
A. 涡流
B. 挤流
C. 湍流
D.滚流
2.下列燃烧现象中属于汽油机不规则燃烧的是（）
A.爆燃
B.表面点火
C.循环变动
D.早燃
3.当过量空气系数为（）时，燃烧温度最高，火焰传播速度最大，有效功率最高。
A.0.4~0.8
B.0.8~0.9
C.1.05~1.15
D.1.2~1.5
4.汽油机早燃的原因是混合气（）
A.自燃
B.被火花塞点燃
C. 被帜热表面点燃
D.被废气点燃
5.汽油机燃烧特点中包括（）
A.有时缺氧
B.空气过量
C. 扩散燃烧
D.喷雾燃烧
6.汽油机的火焰速度是指（）
A.锋面速度
B.点火速度
C.燃烧速度
D.气流速度
二.问答题（52分）
1.汽油机燃烧过程分为哪几个阶段？每个阶段有何特点？（18分）
2.汽油机为何要点火提前角？说明转速和负荷对点火提前角的影响？（18分）
3.分析汽油机爆燃的机理？影响爆燃的因素有哪些？（16分）
1.D
2.C
3.B
4.C
5.A
6.A
第五章2 柴油机燃烧及燃烧室
一选择题：（每题8分，共48分）
1.柴油机的燃烧方式包括（｝
A.层流火焰传播
B. 紊流火焰传播
C. 扩散燃烧
D.不规则燃烧
2.为了衡量发动机工作的平稳性，用（)作为速燃期的重要评价指标。
A.温度升高率
B.压力升高率
C.最高温度
D.最高压力
3.合适的柴油机放热规律是（）
A.燃烧先缓后急，开始放热要适中，随后燃烧要快，使燃烧尽量接近上止点附近燃烧
B.燃烧先急后缓，开始要燃烧快，随后要放热适中，使燃烧尽量在下止点附近燃烧
C.燃烧要一直平缓，满足运转柔和性的要求
D.燃烧要一直平缓，满足经济运转的要求
4.供油提前角过大对柴油机性能的影响有（）
A.柴油机排气温度升高
B.热效率下降
C.柴油机工作粗暴
D.柴油机工作柔和
5.下列四种燃烧室中对喷射系统要求最高的是（）
A.浅盆型燃烧室
B.深坑型燃烧室
C.涡流室式燃烧室
D.预燃室式燃烧室
6.球形油膜燃烧室属于柴油机（）燃烧室、
A.涡流室式燃烧室
B.预燃室式燃烧室
C.间接喷射式
D.直接喷射式
二问答题：
1.柴油机的燃烧过程分为哪几个阶段？重点控制哪个过程？产生噪声的原因及解决办法？（20分）
2.分析柴油机冷起动困难的原因？如何改善冷起动？（16分）
3.什么是HCCI?分析HCCI技术的特点及目前存在的问题？（16分）。