第十章发动机燃烧过程
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航空发动机的燃烧过程研究
航空发动机的燃烧过程研究航空发动机的燃烧过程是指在发动机内部将燃料与氧气进行反应，产生燃烧的过程。
这个过程是航空发动机能够产生动力的关键步骤之一、在航空领域，对航空发动机的燃烧过程进行研究，有助于提高发动机的性能和效率，减少污染物排放，并确保航空器的安全性。
首先是混合阶段。
在这个阶段，燃料和空气被混合在一起形成可燃混合气。
燃料可以是液体燃料，如航空汽油或喷气燃料，也可以是固体燃料，如喷气发动机中使用的固体燃料。
接下来是点火阶段。
在这个阶段，点火系统会引发混合气中的火焰。
点火可以使用火花塞或其他点火设备进行。
一旦火焰点燃，它会迅速传播到整个燃烧室。
然后是排气阶段。
在燃烧过程中，燃料和氧气会发生化学反应，产生燃烧产物和大量的热。
这些热能会将工作介质（通常是空气）加热，并使其膨胀。
膨胀的气体会形成高压，从而驱动涡轮转动，进而推动飞机的其他部分（如涡轮增压器、风扇等）运转。
最后是冷却阶段。
在燃烧过程中，燃料和空气会产生大量的热，需要通过冷却系统来散发掉。
冷却系统可以采用多种形式，如通过喷射冷气或液体冷却剂进行冷却。
冷却系统的设计和性能对发动机的寿命和性能有着重要的影响。
在研究航空发动机燃烧过程时，有几个关键的考虑因素。
首先是燃料的选择和质量。
不同的燃料在燃烧过程中产生不同的热量和污染物排放。
研究人员需要选择合适的燃料，并优化其组成，以提高燃烧效率和减少污染物排放。
其次是燃烧室的设计。
燃烧室的形状和结构对燃烧过程有很大的影响。
一个好的燃烧室设计可以提供良好的燃烧效率和热交换性能，从而提高发动机的性能。
还有一个重要的方面是燃烧过程的控制。
研究人员需要设计合适的燃烧控制系统，以确保燃烧过程的稳定性和可控性。
这包括控制燃料的供应速度、燃烧空气的量和速度等。
此外，研究人员还需要关注燃烧过程中产生的污染物排放。
航空发动机燃烧过程中会产生一系列的污染物，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等。
研究人员需要寻找降低这些污染物排放的方法，以提高发动机的环保性能。
《柴油机燃烧过程》课件
燃烧过程
燃烧过程是燃料与空气中的氧气 发生化学反应的过程，这个过程 释放出能量，推动发动机运转。
柴油机燃烧的特点
压缩比高
01
柴油机的压缩比通常较高，这有助于提高燃油效率和动力输出
。
燃油喷射
02
柴油机采用高压燃油喷射系统，将燃料喷入气缸，与空气混合
。
点火延迟
03
由于柴油机的压缩比高，点火延迟较长，使得燃料有足够的时
增压技术
采用增压技术提高进气压 力，增加发动机的功率和 扭矩，同时降低燃油消耗 。
废气再循环
将部分废气引入燃烧室， 降低燃烧温度，减少氮氧 化物排放，提高燃烧稳定 性。
柴油机燃烧过程的优化方法
燃烧室优化
改进燃烧室形状，优化燃 油喷射和空气流动，提高 燃油与空气的混合效果， 降低排放。
பைடு நூலகம்
燃油品质提升
采用低硫、低蜡柴油，降 低燃油中的有害物质，提 高燃油的燃烧效率。
冷却系统优化
通过优化冷却系统的设计 ，降低发动机的工作温度 ，提高发动机的可靠性和 耐久性。
柴油机燃烧过程的未来发展方向
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现柴油机燃烧过程的智能化控 制，提高燃油经济性和排放性能。
新能源技术
研究和发展新能源技术，如氢燃料、生物燃料等，替代传统柴油燃 料，降低碳排放。
应时间、反应速度常数等方面的研究。
了解柴油机燃烧的动力学原理有助于优化柴油机的燃烧过程，
03
提高发动机的动力性和经济性。
03
CATALOGUE
柴油机燃烧过程的实际应用
柴油机燃烧过程的控制策略
01
02
03
燃油喷射控制
通过精确控制燃油喷射的 时间、压力和喷油量，优 化燃油与空气的混合，提 高燃烧效率。
燃烧过程是燃料与空气中的氧气 发生化学反应的过程，这个过程 释放出能量，推动发动机运转。
柴油机燃烧的特点
压缩比高
01
柴油机的压缩比通常较高，这有助于提高燃油效率和动力输出
。
燃油喷射
02
柴油机采用高压燃油喷射系统，将燃料喷入气缸，与空气混合
。
点火延迟
03
由于柴油机的压缩比高，点火延迟较长，使得燃料有足够的时
增压技术
采用增压技术提高进气压 力，增加发动机的功率和 扭矩，同时降低燃油消耗 。
废气再循环
将部分废气引入燃烧室， 降低燃烧温度，减少氮氧 化物排放，提高燃烧稳定 性。
柴油机燃烧过程的优化方法
燃烧室优化
改进燃烧室形状，优化燃 油喷射和空气流动，提高 燃油与空气的混合效果， 降低排放。
பைடு நூலகம்
燃油品质提升
采用低硫、低蜡柴油，降 低燃油中的有害物质，提 高燃油的燃烧效率。
冷却系统优化
通过优化冷却系统的设计 ，降低发动机的工作温度 ，提高发动机的可靠性和 耐久性。
柴油机燃烧过程的未来发展方向
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现柴油机燃烧过程的智能化控 制，提高燃油经济性和排放性能。
新能源技术
研究和发展新能源技术，如氢燃料、生物燃料等，替代传统柴油燃 料，降低碳排放。
应时间、反应速度常数等方面的研究。
了解柴油机燃烧的动力学原理有助于优化柴油机的燃烧过程，
03
提高发动机的动力性和经济性。
03
CATALOGUE
柴油机燃烧过程的实际应用
柴油机燃烧过程的控制策略
01
02
03
燃油喷射控制
通过精确控制燃油喷射的 时间、压力和喷油量，优 化燃油与空气的混合，提 高燃烧效率。
高等燃烧学讲义第10章(郑洪涛1学时)
• 采用上述计算得到的蒸发常数，如果液滴直径为50μm， 则td 是10ms的量级。
第十章 液滴的蒸发与燃烧—— 10.3 液滴燃烧的简化模型——假设
• 下面的假设仍保留着基本物理特性且和实验符合得很好: • (1) 被球对称火焰包围着的燃烧液滴，存在于静止、无限的介质中。 无其他液滴的影响，也不考虑对流的影响。 • (2) 燃烧过程是准稳态的。 • (3) 燃料是单组分液体，没有溶解性，界面处于相平衡。 • (4) 压力均匀一致而且为常数。 • (5) 气相只包括三种组分：燃料蒸气、氧化剂和燃烧产物。气相可以 分成两个区：在液滴表面与火焰之间的内区仅包括燃料蒸气和产物， 而外区包括氧化剂和产物。这样，每个区域中均为二元扩散。 • (6) 在火焰处燃料和氧化剂以化学当量反应。假设化学反应动力学过 程无限快，则火焰表现为一个无限薄的面。 • (7) 路易斯数为1。 • (8) 忽略辐射散热。 • (9) 气相导热系数kg、比定压热容cpg以及密度和二元扩散系数乘积ρƊ 都是常数。 • (10) 液体燃料液滴是唯一的凝结相，没有碳烟和液体水存在。
• 有两种类型的液体火箭:压力给料，这类火箭的燃料和氧 化剂在高压气体作用下被送入燃烧室;泵给料，这类火箭 由涡轮泵提供燃料。 • 火箭发动机的氧化剂是液体。燃烧之前要求燃料和氧化剂 都汽化，通常由两种液体喷射撞击形成一个液体膜。 • 这个膜很不稳定，先发散成线或带状，然后分裂成液滴。 另外，需要用很多喷射器来分配燃烧室直径方向的推进剂 及氧化剂。预混和扩散燃烧在火箭发动机燃烧中都很重要。
第十章 液滴的蒸发与燃烧—— 10.2 液滴蒸发的简单模型——气相分析
• 运用常物性及Lewis数为1的假设，纯蒸发过程中没有化学 反应发生，反应速率为零，则该方程可改写为
柴油发动机的燃烧过程
C 主燃阶段（缓燃期）
从爆发压力出现点到最高燃烧温度出现点之间的阶段为主燃阶段。本阶段的特点是喷油已经结束，大部分的燃油在此期间燃烧，放出总热量的约80％左右，燃气温度上升到最高点。但由于活塞的下移，气缸容积增大，所以气缸内的压力变化不大。供油在这一阶段结束。
D 过后燃烧阶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从最高燃烧温度点到燃烧结束止的阶段。在这一阶段，氧气已大量消耗，后期喷入的燃油就没有足够的氧气与之混合进行燃烧，加之活塞的进一步下移，气缸内压力和温度有较大的下降，使燃烧条件更加恶化，以致燃油燃烧不完全，出现排气冒黑烟现象，使有关零部件热负荷增加，影响柴油机经济性和使用寿命，所以应尽量减少后燃期的燃烧。
B 速燃阶段
从着火开始到气缸内出现最高压力时止的这一阶段。当少量柴油着火以后，可燃混合气的数量继续增加火焰迅速传播，燃烧速度加快，放热速率高。气缸内的压力和温度急剧升高。但压力升高过快时，会使曲柄连杆机构受到很大的冲击载荷，并伴随有尖锐的敲击声，柴油机工作粗爆，这种情况应予以限制。为使柴油机工作平稳，最大压力增长率不应超过292kPa～588kPa／1°（曲轴转角）。
柴油发动机的燃烧过程
柴油在气缸内燃烧是一个复杂的物理－化学变化过程，燃烧过程的完善程度，直接影响着柴油机的作功能力、热效率和使用期限，其燃烧过程划分为四个阶段：
A 燃烧准备阶段（滞燃期）
从燃油喷入到着火开始这一时期为燃烧准备阶段。在这一阶段，燃油需加热、蒸发、扩散并与气流混合等物理准备过程，以及分解、氧化等化学准备过程。
从爆发压力出现点到最高燃烧温度出现点之间的阶段为主燃阶段。本阶段的特点是喷油已经结束，大部分的燃油在此期间燃烧，放出总热量的约80％左右，燃气温度上升到最高点。但由于活塞的下移，气缸容积增大，所以气缸内的压力变化不大。供油在这一阶段结束。
D 过后燃烧阶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从最高燃烧温度点到燃烧结束止的阶段。在这一阶段，氧气已大量消耗，后期喷入的燃油就没有足够的氧气与之混合进行燃烧，加之活塞的进一步下移，气缸内压力和温度有较大的下降，使燃烧条件更加恶化，以致燃油燃烧不完全，出现排气冒黑烟现象，使有关零部件热负荷增加，影响柴油机经济性和使用寿命，所以应尽量减少后燃期的燃烧。
B 速燃阶段
从着火开始到气缸内出现最高压力时止的这一阶段。当少量柴油着火以后，可燃混合气的数量继续增加火焰迅速传播，燃烧速度加快，放热速率高。气缸内的压力和温度急剧升高。但压力升高过快时，会使曲柄连杆机构受到很大的冲击载荷，并伴随有尖锐的敲击声，柴油机工作粗爆，这种情况应予以限制。为使柴油机工作平稳，最大压力增长率不应超过292kPa～588kPa／1°（曲轴转角）。
柴油发动机的燃烧过程
柴油在气缸内燃烧是一个复杂的物理－化学变化过程，燃烧过程的完善程度，直接影响着柴油机的作功能力、热效率和使用期限，其燃烧过程划分为四个阶段：
A 燃烧准备阶段（滞燃期）
从燃油喷入到着火开始这一时期为燃烧准备阶段。在这一阶段，燃油需加热、蒸发、扩散并与气流混合等物理准备过程，以及分解、氧化等化学准备过程。
柴油机燃烧过程
气缸内气流作旋 转运动，在燃烧室的 壁面附近,气流速度低， 压力低；中间的气流 流速快，压力高。 气流在旋转中会产 生离心力。
燃烧质点受两个 力的作用：离心力推 动质点向外运动，因 为外边缘气体压力高 而将质点推向中间。 质点在两个力作 用下究竟向外还是向 内运动取决于质点的 密度。
单元四
发动机的燃烧过程
三、着火延迟对燃烧过程的影响
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
三、着火延迟对燃烧过程的影响
3.喷油提前角
同样的发动机,怠 速300rpm时,供油角为 5-10°时着火延迟时 间最短. 说明不光供油角, 转速也会影响着火延 迟时间.
单元四
4.转速的影响
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
一、柴油机混合气的形成 柴油不易蒸发，所以采用缸内高压喷压喷射（柴油分 散成数以万计的细小油滴）的方式，使之与空气混合。 1、关于混合气的浓度 可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成 分或可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表 示。
单元四
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
一、柴油机混合气的形成 3、柴油机混合气形成的基本方式 （1）空间雾化混合
将燃油喷向燃烧室空间，形成雾状，雾 状油滴从高温空气中吸热蒸发并扩散，与空 气形成混合气。为了使混合均匀，喷出的燃 油要与燃烧室形状配合，并利用燃烧室中空 气的运动与其混合，如图（a）所示。
课题一 柴油发动机的燃烧过程
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
三、着火延迟对燃烧过程的影响
汽油机正常燃烧过程 教学PPT课件
进气管
进气管内表面光滑，弯道少。
汽油喷射技术
可以改善雾化质量，使各缸间混合气的分配 均匀。如多点喷射的汽油机，使各缸供油量基本 保持一致，发动机性能得到改善。
三、燃烧室壁面的熄火作用
现象：在火焰传播过程中，紧靠壁面附近 的火焰不能传播。
原因：由链反应中断和冷缸壁使接近缸壁 的一层气体冷却所造成。
1）紊流运动是指无数小气团的一种无规则 运动，每一气团的大小不一，其流动速度 也不一致，但其宏观流动方向是一致的。
紊流运动使火焰燃烧区厚度增加，火焰 传播速度加快，紊流强度与火焰速度比成 正比关系。
2）混合气成分不同，火焰传播速度明显不 同，
3）混合气初始温度高，火焰传播速度增加。
2. 火焰前锋面积
Ⅲ．补燃期(后燃期)
从最高压力点开始到燃料基本燃烧完 为止，称为补燃期。这一阶段主要是明显 燃烧期内火焰前锋扫过的区域，部分未燃 尽的燃料继续燃烧；吸附于缸壁上的混合 气层继续燃烧；部分高温分解产物等，因 在膨胀过程中温度下降又重新燃烧、放热。
由于活塞下行，压力降低，使补燃期内燃 烧放出的热量不能有效地转变为功。同时， 排气温度增加，热效率下降，影响发动机 动力性和经济性。因此，应尽量减少补燃。 正常燃烧时，汽油机补燃较柴油机轻得多。
•2、燃烧速度
•燃烧速度是指单位时间内燃烧的混合气的 量。
dm dt
T UT AT
式中：AT 火焰前锋面积；
T 未燃混合气的密度；
UT 火焰传播速度。
由上式可见，影响燃烧速度的因素如下：
1. 火焰速度
火焰速度是决定明显燃烧期长短的主要因 素。现代汽油机的UT可高达50-80m/s。影响 火焰速度的主要因素有：燃烧室中气体的 紊流运动、混合气成分和混合气初始温度。
进气管内表面光滑，弯道少。
汽油喷射技术
可以改善雾化质量，使各缸间混合气的分配 均匀。如多点喷射的汽油机，使各缸供油量基本 保持一致，发动机性能得到改善。
三、燃烧室壁面的熄火作用
现象：在火焰传播过程中，紧靠壁面附近 的火焰不能传播。
原因：由链反应中断和冷缸壁使接近缸壁 的一层气体冷却所造成。
1）紊流运动是指无数小气团的一种无规则 运动，每一气团的大小不一，其流动速度 也不一致，但其宏观流动方向是一致的。
紊流运动使火焰燃烧区厚度增加，火焰 传播速度加快，紊流强度与火焰速度比成 正比关系。
2）混合气成分不同，火焰传播速度明显不 同，
3）混合气初始温度高，火焰传播速度增加。
2. 火焰前锋面积
Ⅲ．补燃期(后燃期)
从最高压力点开始到燃料基本燃烧完 为止，称为补燃期。这一阶段主要是明显 燃烧期内火焰前锋扫过的区域，部分未燃 尽的燃料继续燃烧；吸附于缸壁上的混合 气层继续燃烧；部分高温分解产物等，因 在膨胀过程中温度下降又重新燃烧、放热。
由于活塞下行，压力降低，使补燃期内燃 烧放出的热量不能有效地转变为功。同时， 排气温度增加，热效率下降，影响发动机 动力性和经济性。因此，应尽量减少补燃。 正常燃烧时，汽油机补燃较柴油机轻得多。
•2、燃烧速度
•燃烧速度是指单位时间内燃烧的混合气的 量。
dm dt
T UT AT
式中：AT 火焰前锋面积；
T 未燃混合气的密度；
UT 火焰传播速度。
由上式可见，影响燃烧速度的因素如下：
1. 火焰速度
火焰速度是决定明显燃烧期长短的主要因 素。现代汽油机的UT可高达50-80m/s。影响 火焰速度的主要因素有：燃烧室中气体的 紊流运动、混合气成分和混合气初始温度。
航空活塞发动机-燃烧过程
第三章 航空活塞发动机的工作过程
4.发动机实际使用的混合气成分
（1）混合气成分对发动机工作的影响 1）混合气成分对功率的影响 余气系数等于0.85时，发动机可获得大的功率，当余气系数小于0.85 时，或余气系数大于0.85时，发动机的功率小。 2）混合气成分对燃油消耗的影响 当余气系数等于时1，充分燃烧，燃油的经济性好。实际α=1.05-1.1 时，将燃料燃烧完，离解作用也最小，热能利用充分，燃油消耗低。 3）对发动机温度的影响 当α=0.97时，汽缸头温度最高，实际燃烧，应大于0.97，或小于0.97， 获得正常的汽缸头温度。
第三章 航空活塞发动机的工作过程
3.燃烧快慢分析 余气系数与火焰传播速度的关系： • 0.8＜α＜0.9时火焰传播速度最大 • 余气系数偏离这个数值，不论向富油方向或向贫油方向 变化，火焰传播速度均要减小 • 余气系数大于1.3或小于0.4，混合气就不能着火燃烧 • 要保证正常的燃烧，混合气的余气系数应在0.6－1.1之 间 • α＞1.1为过份贫油; α＜0.6为过份富油 • 为了缩短燃烧过程进行的时间，混合气的余气系数应在 0.8－0.9之间。
α=L实/L理 ， α大于1贫油混合气， α小于1富油混合气， α等 于1，理论混合气 油气比用C表示，C=G燃料/G空气
第三章 航空活塞发动机的工作过程
2.燃烧产物的离解
燃烧产物是C+O2=CO2 , 2H2+O2=2H2O 温度升高，燃烧物离解：2H2O=2H2+O2， CO2=O2+C 温度升高，燃烧物离解增强，燃烧完全程度降低； 压力升高，燃烧物离解降低，燃烧完全程度提高； 航空活塞发动机压力在100at以内，温度在2000~2800K范围内， 燃烧物离解降低，燃烧完全程度提高。
发动机燃烧着火过程
4．后燃期 从缓燃期终点D到燃料基本燃烧完毕（累计放热率 X>95%）的E点称为后燃期。由于柴油机混合气形成时间 短，油气混合极不均匀，总有一些燃料不能及时燃烧，拖 到膨胀期间继续燃烧，特别是在高负荷时，过量空气少， 后燃现象比较严重。后燃期内的燃烧放热，由于远离上止 点进行，热量不能有效利用，并增加了散热损失，使柴油 机经济性下降。此外，后燃还增加了活塞组的热负荷以及 使排气温度升高。 因此，应尽量缩短后燃期，减少后燃所占的百分比。 柴油机燃烧时，空气是过量的，只是混合不匀造成局部缺 氧。因此，加强缸内气体运动，可以加速后燃期的混合气 形成和燃烧速度，而且会使碳烟及不完全燃烧成分加速氧 化。
若能保证汽油机正常工作，着火落后期的长短对汽油 机性能影响不大，这一点与柴油机不同，因为汽油机性能 主要取决于何时着火而不是何时点火。 对着火落后期的要求主要是要稳定并尽可能短。稳定 是指每循环中的 ϕi长短不要离散过大，这就使B点的位置 相对稳定，由此使最高燃烧压力pmax所对应的角度相对稳 定，发动机循环波动率（见后述）不致于过大。所谓 ϕi尽 可能短是因为，过长会使ϕ i 的大小不稳定。考虑到pmax 出 现在上止点稍后为最佳时刻，一般使B点出现在上止点前 12-15 °较为合适。
1） 汽油机的点火提前规律 对于汽油机，最佳θig角将随转速的上升而加大，称为 转速提前；而又随进气管真空度的上升（负荷下降）而加 大，称为真空提前。图6-6 表示了最佳θig在n及负荷变化时 的变化规律。这是因为，在节气门开度不变时，各个转速 的着火落后期均变化不大。但转速上升后，相同落后期所 占的转角将正比增加，于是高转速时的着火落后角显著加 大。为保证最大压力点相位大致不变，必定要加大θig角。 在转速不变时，随着节气门的减小，进气管真空度上升， 残余废气系数φr将加大，使得燃烧速度下降。这样，着火 落后期和燃烧持续期都加大，就要求点火提前以保证加热 中心接近上止点位置。 化油器式汽油机设有机械的转速和真空提前装置来保 证上述要求。电控汽油喷射机型则直接靠点火提前角的 MAP图来加以精确控制。
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紊流较弱
紊流强烈
第十章发动机燃烧过程
10.2.2．燃烧速度
燃烧速度的影响因素
1. 火焰传播速度UT
（2）混合气成分
a = 0.85 ~ 0.95 时，火焰
传播速度最大，燃烧速度最快， 发动机功率最大，这种混合气 称为功率混合气。
a = 1.03 ~ 1.1 时，火焰传播
速度较大，氧气充足故燃烧完 全，发动机经济性最好，这种 混合气称为经济混合气。
燃烧过程为火焰传播。在均质 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。
第十章发动机燃烧过程
明显燃烧期
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
（2）明显燃烧期
火焰传播速度： 火焰前锋相对于 未燃混合气向前 推进的速度。
当汽油机的燃烧不能按正常燃烧的要求，燃烧不稳定、最
高燃烧压力出现过早，则出现不正常燃烧。汽油机的不正常
燃烧主要是爆震和表面点火。
2．正常燃烧过程的定义
唯一地由火花定时点火开始，火焰前锋以正常速度传播到
整个燃烧室。
3．汽油机的不正常燃烧 当汽油机的燃烧不能按正常燃烧的要求，
即并非由火花定时点火开始，或者火焰前
多数汽油机的燃烧过程为：利用喷嘴或化油器，在进气管 内使空气和燃油混合，再进入气缸，到压缩行程接近终了时， 以电火花点燃并燃烧。
多数的燃烧过程为：在接近压缩终了由喷油器将燃油喷入 气缸中，然后与空气混合，通过压缩升温使其自燃。
第十章发动机燃烧过程
10. 2 汽油机的燃烧过程
1. 汽油机的燃烧分为正常与不正常燃烧两种
混合气过量空气系数a 为0.8 ~
0.9时，着火延迟期最短。
着火延迟期
点火时的缸内气体状态 气体温度和压力越高，着火 延迟期越短。
第十章发动机燃烧过程
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
（1）着火延迟期
C、影响因素： 缸内气体流动
紊流运动强，加快混合气 氧化速度，着火延迟期缩短。
火花能量 火花能量大，着火延迟期缩短。
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可高达50 ~ 80 m/s。 影响UT的主要因素是： 燃烧室中气体的紊流运动 混合气成分 混合气初始温度。
第十章发动机燃烧过程
10.2.2．燃烧速度 燃烧速度的影响因素 1. 火焰传播速度UT
（1）紊流运动
紊流运动使火 焰前锋燃烧区加 厚，火焰传播速 度加快。
dm dt
TUT
AT
第十章发动机燃烧过程
10.2.2．燃烧速度
dm dt
TUT
AT
式中 T 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，即控制最高燃烧压力、最高燃烧压力 出现时刻和平均压力升高率。
第十章发动机燃烧过程
10.2.2．燃烧速度 燃烧速度的影响因素
经过短暂的着火延迟，到2点出现火焰中心和明显燃 烧，随之，在3点出现最高燃烧压力。
燃烧过程分为三个阶段： 着火延迟期 即Ⅰ阶段。 明显燃烧期 即Ⅱ阶段。 后燃期 即Ⅲ阶段。
第十章发动机燃烧过程
10.2.1．正常燃烧过程
明显燃烧期 着火延迟期
后燃期
第十章发动机燃烧过程
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
第十章 发动机燃烧过程
10. 1 概述
—— 概述
发动机的燃烧过程是将燃料的化学能转变为热能的过程。 燃烧过程的基本要求是： （1）燃烧完全。充分利用燃油的化学能；尽量减少有害污 染物排放。 （2）时机恰当。在上止点后的10°~ 20°CA 达到最大燃烧 压力。 （3）稳定正常。保证发动机稳定、可靠地工作。
衡量汽油机燃烧过程完善程度的指标主要是最高燃烧压 力 pZ 及其出现时刻j3 、平均压力升高率、排气温度和排 放性能(反映燃料完全燃烧程度)等指标。
从发动机的动力性和经济性角度，主要是最高燃烧压力、 最高燃烧压力出现时刻和平均压力升高率，这些指标与燃 烧速度有关。
燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量，可以表达为
（1）着火延迟期
A、特点： 火花放电的电压高，局部温
度可达3000 K，混合气氧化反应 速度逐渐加快；缸内压力无明 显升高。 B、评价指标
着火延迟期长度 Dj12 = j2 -j1
第十章发动机燃烧过程
着火延迟期
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
（1）着火延迟期
C、影响因素：
混合气成分
残余废气量 残余废气多，着火延迟期变长。
第十章发动机燃烧过程
着火延迟期
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
（1）着火延迟期
为克服着火延迟期，点火需 要提前。
从火花塞跳火到上止点间的 曲轴转角称为点火提前角，表 示点火时刻。
点火提前角
第十章发动机燃烧过程
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
第十章发动机燃烧过程
10.2.2．燃烧速度
燃烧速度的影响因素
1. 火焰传播速度UT
（2）混合气成分
燃烧界限
a ＞1.3 ~ 1.4，混合气过
稀，火焰不能传播，为火焰传 播下限；
（2）明显燃烧期
A、特点： 燃烧速度快，缸内压力急剧升高。
B、评价指标 最高燃烧压力（最高爆发压力）
pZ 以及出现时刻j3 。 希望j3在上止点后15°曲轴转
角之内。
平均压力升高率
Dp pz p2Dj j3 Nhomakorabeaj2第十章发动机燃烧过程
明显燃烧期
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
（2）明显燃烧期 C、燃烧过程
锋速度过快；或者不是火焰前锋传播到整 个燃烧室，则出现不正常燃烧。
第十章发动机燃烧过程
10.2.1．正常燃烧过程 以展开示功图研究燃烧过程。
最高压力
着火 火花塞点火
压缩线
第十章发动机燃烧过程
无燃烧 膨胀线
10.2.1．正常燃烧过程 以展开示功图研究燃烧过程。 展开示功图的气缸压力线上，在1点，火花塞跳火，
汽油机火焰传 播速度可达50 ~ 80m/s。
第十章发动机燃烧过程
10.2.1．正常燃烧过程
1．正常燃烧过程的评价
（3）后燃期 特点：
燃烧速度慢，燃烧放热因活 塞下行不能利用，反而使排气 温度升高。
后燃虽不能绝对消除，但通 过完善燃烧过程，可尽量减少。
第十章发动机燃烧过程
后燃期
10.2.2．燃烧速度