汽油机混合气的形成与燃烧
汽油机混合气[29113]
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第四章 汽油机混合气形成与燃烧
—— 汽油机燃烧室
4. 6 汽油机燃烧室
4.6.3 新型汽油机燃烧室 非均质稀混合气燃烧
传统汽油机采用均匀混合气，具有以下缺点： （1）空燃比范围狭窄，造成低负荷的经济性较差； （2）浓混合气燃烧时容易爆燃； （3）热效率低，油耗高； （4）排气污染严重。 稀薄混合气燃烧的主要困难是： 着火困难，不可靠； 燃烧不稳定，速度低。 解决问题的思路： 保证可靠点火；组织气流运动，加快燃烧。 分层燃烧的思路： 加大点火能量，在火花塞形成较浓混合气，保证可靠着火。 混合气浓度由浓到稀逐步过渡，组织气流运动，快速稳定燃烧。
第四章 汽油机混合气形成与燃烧
—— 汽油机燃烧室
4. 6 汽油机燃烧室
4.6.2 典型汽油机燃烧室 楔形燃烧室
火花塞在楔形高处的进、排 气门之间，火焰距离较长。 一般设置挤气面积，气门稍 倾斜。 气道转弯较小，减少进气阻 力，提高充气效率。 压缩比高，达9~10。 有较高的动力性和经济性。
第四章 汽油机混合气形成与燃烧
第四章 汽油机混合气形成与燃烧
—— 汽油机燃烧室
4. 6 汽油机燃烧室
4.6.3 新型汽油机燃烧室 均质稀混合气燃烧 TGP燃烧室 燃烧室
燃烧室设置副室，加强 燃气的气流运动。 喷孔部位放置火花塞， 保证可靠着火。 利用燃气火焰加快燃烧。 压缩比高达15。 动力性和经济性好，压 力升高率低，工作柔和。 对点火时刻敏感。
—— 汽油机燃烧室
4. 6 汽油机燃烧室
4.6.2 典型汽油机燃烧室 碗形燃烧室
燃烧室在活塞顶内，结 构紧凑，火花塞在中间，火 焰传播距离短。 挤流效果好。 气道转弯小， 进气阻力 大，充气效率高。 压缩比可达13。 动力性和经济性好，压 力升高率低，工作柔和。 对点火时刻敏感。
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。
第四章 汽油机混合气的形成与燃烧1
组织气流运动的目的是为 组织气流运动的目的是为 了加速火焰传播，防止爆 了促进燃油与空气更好地 燃 混合
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第一节 汽油机混合气的形成
一 混合气形成过程（电喷发动机）
1 节气门开度一定, n ，喉口流速升高 压力P降低 雾化效果好 2 节气门开度，n 喉口真空度高 蒸发性好
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二 汽油喷射
第四章
汽油机混合气的形成和燃烧
主要内容
第一节 汽油机混合气的形成 第二节 汽油机的燃烧过程 第三节 汽油机混合气形成和燃 烧的技术发展
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桑塔纳轿车汽油供给系示意图
油管 油箱
空气滤清器
汽油滤清器 汽油泵 化油器
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汽油机与柴油机的比较:
汽油机 点燃式 进入汽缸的是混合气，燃 油与空气的混合时间长 压缩比低， = 6～12 有爆燃问题 柴油机 压燃式 进入汽缸的是新鲜空气， 燃油与空气的混合时间短 压缩比高， = 12～22 有工作粗暴问题
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通常测取燃烧过程的展开示功图研究燃烧过程。 在燃烧压力线上，1点为火花塞跳火点（开始点 火点），2点为形成火焰中心，3为最高压力点。
•将燃烧过程分为 三个阶段：Ⅰ着
火延迟期（滞燃 期）、Ⅱ明显燃烧 期、Ⅲ补燃期（后燃 期）。
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1、着火延迟期（滞燃期）Ⅰ 着火延迟期：从火花塞跳火到形成火焰中心的时间 或曲轴转角，从1-2。 1点以前为压缩过程, 缸内压力升高不大；1 点处火花 塞跳火；2 点处形成火焰中心，缸内压力脱离压缩线 开始急骤增高。
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运行因素： 1）点火提前角—θ增加， t1减少；混合气压力、温 度增高，t2减少。但t2起主要作用，故爆燃倾向增加。 -----可以通过推迟点火提前角来降低爆燃倾向。 2）转速的影响—n增加，火焰传播速度增加， t1减 少；而冲量系数下降， 混合气压力下降， t2增加。 -----n增加，爆燃倾向减弱。
第七章 汽油机混合气的形成与燃烧
T 在压缩过程中，混合气的 P 、 ，使这一部分燃料与空 气中的氧气接触，开始了氧化过程，但很缓慢。由于 ，且汽 T 不能使 油本身有较高的热稳定性，在压缩终了，气缸内 P 、 混 合气自燃。 在火花塞点火后，由于电火花的高能量，使火花发生处的混 T 合气温度迅速升高，氧化加剧。随着化学反应的进展，放出热量 增加，这些热量一部分使反应气体本身 ，另一部分传给附近 混合气，也发生化学反应，当反应的混合气温度升高到一定程度 后，形成发火区——火焰中心。 从气缸内混合气总体来说，此时发热总量不多，气缸中压力 的变化规律基本上与压缩过程相同。 着火落后期是混合气燃烧的准备时期，其延迟长短，与混合 气的性能（ 、燃料品质）及压缩终了的压力、温度有关——主 要决定于压缩比大小。
2、明显燃烧期 指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段 ，因此也可称为火焰 传播阶段。 在示功图上指气 缸压力线脱离压缩线 开始急剧上升（图中 2点）到压力达到最 高点(图中3点)止。 燃烧的主要时期。
明显燃烧期的火焰传播 在均值混合气中，当火 焰中心形成之后，火焰向 四周传播，形成一个近似 球面的火焰层，即火焰前 锋，从火焰中心开始层层 向四周未燃混合气传播， 直到连续不断的火焰前锋 扫过整个燃烧室。
图７-１ 化油器式内燃机燃油供应系统示意图 １—主量孔 ２—浮子室 ３—燃油喷管 ４—喉管 ５—节气门
二、简单化油器特性与理想化油器特性
１.简单化油器特性
图７-2 简单化油器 １—节气门 ２—主量孔 ３—浮子室 ４—进油阀门 ５—浮子 ６—浮子室通气孔 ７—喉管 ８—主喷口
第二节
汽油机的燃烧过程
这种循环间的燃烧变动使汽油机空燃比和 点火提前角调整对每一循环都不可能处于最佳 状态，因而油耗上升，功率下降，不正常燃烧
第4章 汽油机混合气的形成和燃烧练习题(含答案)
第4章练习题一、解释术语1、不规则燃烧2、点火提前角3、空燃比二、选择题1．提高汽油机的压缩比，要相应提高所使用汽油的（）A、热值B、点火能量C、辛烷值D、馏程2．汽油机的燃烧过程是（）A、温度传播过程B、压力传播过程C、热量传播过程D、火焰传播过程3、汽油机混合气形成过程中，燃料（）、燃料蒸汽与空气之间的扩散同步进行。
A、喷射B、雾化C、蒸发D、混合4、下面列出的（）属于汽油机的燃烧特点。
A、空气过量B、有时缺氧C、扩散燃烧D、混合气不均匀5、汽油机爆震燃烧的根本原因是远端混合气（）A、自燃B、被火花塞点燃C、火焰传播不到D、被压缩6、汽油机的火焰速度是（）A、燃烧速度B、火焰锋面移动速度C、扩散速度D、气流运动速度7、提高压缩比使汽油机的爆震倾向加大，为此，可采取（）的措施。
A、减小喷油提前角B、减小点火提前角C、加大喷油提前角D、加大点火提前角三、填空题1、根据汽油机燃烧过程中气缸压力变化的特点，可以将汽油机燃烧过程分为、和三个阶段。
2、汽油机混合气的形成方式可以分为和两种。
3、压缩比是发动机热效率的重要因素。
但高压缩比会给汽油机增加的趋势。
4、对液态燃料，其混合气形成过程包括两个基本阶段：和。
5、燃油的雾化是指燃油喷入_________________后被粉碎分散为细小液滴的过程。
6、发动机转速增加时，应该相应地____________点火提前角。
7、在汽油机上调节负荷是通过改变节气门开度来调节进入气缸_______________的多少。
四、简答题1、P—φ图上画出汽油机正常燃烧，爆震燃烧和早燃的示功图，并简要说明它们的区别？2. 用示功图说明汽油机点火提前角过大、过小，对燃烧过程和发动机性能的影响。
3. 汽油机燃烧室组织适当的紊流运动的作用有哪些？第4章 练习题参考答案一、解释术语1、不规则燃烧是指在稳定正常运转的情况下，各循环之间的燃烧变动和各气缸之间的燃烧差异。
2、点火提前角是从火花塞跳火到上止点之间的曲轴转角。
第四章14汽油机混合气的形成和燃烧
图中虚线表示只压缩不点火的压缩线，在燃烧压力线上， 1点为火花塞跳火点。2点为燃烧压力线脱离压缩压力线点，3点 为最高压力点。燃烧过程的进行是连续的，为分析方便，按其
压力变化的特征，可人为地将汽油机的燃烧过程分为三个阶段。
Ⅰ-着火落后期 Ⅱ-明显燃烧期 Ⅲ-补燃期
（一）着火落后期
从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止这段时间，称为着
着火落后期的长短与燃料本身的分子结构和物理化学性质、 过 度和量压空力气（系取数决（于φa压t =缩0.比8～）0、.9残时余最废短气）量、、开气始缸点内火混时合气气缸的内运温 动、火花能量大小等因素有关。汽油机燃烧过程中，着火落后期
的影响不如柴油机大。
（二）明显燃烧期
从火焰中心形成到气缸内出现最高压力为止这段时间称为 明显燃烧期。图5-1中第2阶段。
正常燃烧时汽油机补燃现象比柴油机轻得多。
4.2 汽油机的不规则燃烧
汽油机的不规则燃烧是指在稳定正常运转 情况下，各循环之间的循环变动和各缸之间的燃 烧差异。在发动机设计中，应尽量保证不同工况 时，每缸的不同循环之间的波动及不同缸之间差 异最小，从而保证发动机处于最佳工作状况。但 是，影响发动机工作的因素很多。对于各缸和各 循环而言，混合气温度等都可能互不相同，点火 提前角和化油器的调节不可能都处在最佳值，这 就影响各缸和各循环初始火焰形成时刻的稳定性， 导致各缸和各循环最大燃烧压力和平均指示压力 的变化。
❖ 升高常率用的压表力达升公高式率为λp ，表示汽油机工作粗暴的程度，压力
❖
λp=δp/δθ kpa/(°)
(5-1)
❖ 式中:δp — 明显燃烧期始点和终点的气体压力差，kpa; δθ — 明显燃烧期始点和终点相对于上止点的曲轴转角
汽油机混合气的形成
2、不正常燃烧
汽油机的燃烧过程
火焰以正常的传播速度20-60m/s 向前推进,若发生爆燃， 终端混合气最适于发火的部位形成一个或几个火焰中心。以远 大于正常燃烧火焰前锋面推进的速度向周围传播。
轻微爆燃火焰速度= 100-300 [ m/s ] 强烈爆燃火焰速度= 800-2000 [ m/s ] 若自燃区占整个燃烧室容积的5%为强烈爆燃。
1、正常燃烧过程
汽油机的燃烧过程
(3)后燃期(图中3点以后)
它是指明显燃烧期以后的燃烧，主要有火焰前锋后末 及燃烧的燃料再燃烧，贴附在缸壁上未燃混合气层的部分 燃烧以及高温分解的燃烧产物(H2, CO等)重新氧化。这种 燃烧已经远离上止点，应该尽量避免。
综上所述，汽油机正常燃烧过程是唯一地定时的火花 点火开始，且火焰前锋以一定的正常速度传遍整个燃烧室。
1、正常燃烧过程 1)正常燃烧过程进行情况
汽油机典型的展开示功图如图所示。为分析方便，按 其压力变化持点，人为地将燃烧过程分成三个阶段。 (1)着火延迟期
从火花塞点火至气缸压力明显脱离压缩线而急剧上升 时的时间或曲轴转角。
火花塞放电时两极电压达10-15kV，击穿电极间隙的混 合气，造成电极间电流通过。电火花能量多在40-80mJ， 局部温度可达3000K，使电极附近的混合气立即点燃，形 成火焰中心，火焰向四周传播，气缸压力脱离压缩线开始 急剧上升。
爆燃产生的原因是：在正常火焰传播的过程中，处在最 后燃烧位置上的那部分未燃混合气(常称末端混合气)，进一 步受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应。如果在火焰 前锋尚未到达之前，末端混合气已经自燃，则这部分混合气 燃烧速度极快，火焰速度可达每秒百米甚而数百米以上，使 局部压力、温度很高，并伴随有冲击波。压力冲击波反复撞 击缸壁，发出尖锐的敲缸声，使发动机噪声加大，发动机过 热，功率下降。
第04章 汽油机的混合气形成与燃烧
第一节 汽油机燃烧过程
在测取气缸内燃烧过程的展开压力示功图 （P-坐标系曲线）基础上进行分析，加以讨 论。研究燃烧过程各阶段的工作情况。
一、正常燃烧过程
（一）正常燃烧过程进行情况—三个阶段
（1）着火延迟期（图中1-2段）：从火花塞点火（点1） 至气缸内压力明显脱离压缩线而急剧上升时（点2）的 时间或曲轴转角。 火花塞放电时两极电压达 10~15KV，击穿电极间隙内 的混合气，造成电极间电流 （很小）通过。电火花能量 多在40~80mJ，局部温度可 达3000K，使电极附近的混 合气立即点燃，气缸内压力 脱离压缩线急剧上升。
2、点火提前角—从火花塞发出电火花到上止点间的曲 轴转角。点火提前角的大小受燃料性质、转速、负荷、 过量空气系数等很多因素而定。 当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时， 汽油机功率和耗油率随点火提前角改变而变化的关系称 为点火提前角调整特性。对应每一工况都存在一个最佳 点火提前角，这时发动机功率最大、耗油率最低。
点火提前角增大，压缩终了的气体压力、温度增高，爆 燃倾向增大，因此，电喷发动机ESA电子点火控制系统 就是根据爆震传感器信号控制点火提前角是否需要推迟。 同样，点火提前角增大，压缩终了的气体压力、温度增 高，燃烧的最高爆发压力和最高气体温度升高，NOx排 放量增加。 3、发动机转速
转速增加，气缸内紊流增强，火焰传播速率增加，燃烧 持续时间缩短，但所占曲轴转角间隔却延长，因此，最 佳点火提前角应提前。传统汽油机在分电器总成上装离 心调节点火提前器。 ESA电子点火控制系统根据转速 信号电子控制点火触发信号。
第二节 汽油机混合气的形成
汽油机混合气形成方式分成两大类：化油器式和汽油喷 射式，后者又分成进气管内汽油喷射式和气缸内直接汽 油喷射式。化油器式和进气管内汽油喷射式都是气缸外 部形成均匀混合气形式，即便是气缸内直接喷射，发动 机负荷调节也是靠改变