第章 汽油機混合氣的形成和燃燒

1、汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile第三篇第三篇 燃燒與排放燃燒與排放汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive

2、 Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile第第8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 8.1 8.1汽油機燃燒過程汽油機燃燒過程 圖圖8.1 8.1 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程著火落后期著火落后期 明顯燃燒期明顯燃燒期 補燃期補燃期 1 1開始點開始點火火 2 2形成火焰中心形成火焰中心 3 3最高壓力

3、點最高壓力點 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile燃燒過程分解燃燒過程分解 （1 1）著火落后期）著火落后期從火花塞點火到火焰核心形成的階從火花塞點火到火焰核心形成的階段，即從火花塞點火段，即從火

4、花塞點火( (點點1)1)至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時而急劇上升時( (點點2)2)的時間或曲軸轉(zhuǎn)角的時間或曲軸轉(zhuǎn)角 （2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期 指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇上升到壓力達到最高點上升到壓力達到最高點( (圖圖8.18.1中中3 3點點) )止止壓力升高率代壓力升高率代表發(fā)動機工作粗暴度和等容度表發(fā)動機工作粗暴度和等容度 2323ppp（3 3）后燃期）后燃期明顯燃燒期終點明顯燃燒期終點3 3至燃料基本上完全燃至燃料基本上完全燃燒為止燒為止 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃

5、燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2 2燃燒速率燃燒速率 （1）層流火焰燃燒速率 mLLFvmdtd圖圖8.2 8.2 層流火焰與火焰前鋒面形狀層流火焰與火焰前鋒面形狀的關(guān)系的關(guān)系汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣

6、的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile （2）湍流火焰燃燒速率 mTTFvmdtd圖圖8.3 8.3 在不同在不同湍流湍流作用下的火焰前鋒厚度作用下的火焰前鋒厚度 （a a） 湍流湍流較弱較弱 （b b） 湍流湍流較強較強 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合

7、氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile不規(guī)則燃燒不規(guī)則燃燒1 1）循環(huán)波動）循環(huán)波動 圖8.5 汽油機典型的氣缸壓力循環(huán)變化情況 （1 1）混合氣成分波動）混合氣成分波動 （2 2）氣體運動狀態(tài)波動）氣體運動狀態(tài)波動 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8

8、 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile改善循環(huán)波動改善循環(huán)波動一般一般 時循環(huán)波動最小，過濃或過稀都會時循環(huán)波動最小，過濃或過稀都會使循環(huán)波動加劇?？梢娺^量空氣系數(shù)對循環(huán)波動使循環(huán)波動加劇?？梢娺^量空氣系數(shù)對循環(huán)波動的影響很大。的影

9、響很大。適當提高氣流運動速度和湍流程度可改善混合氣適當提高氣流運動速度和湍流程度可改善混合氣的均勻性，進而改善循環(huán)波動。的均勻性，進而改善循環(huán)波動。殘余廢氣系數(shù)過大，則循環(huán)波動加劇殘余廢氣系數(shù)過大，則循環(huán)波動加劇發(fā)動機在低負荷發(fā)動機在低負荷( (會增大會增大) )、低轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)速( (湍流程度會降湍流程度會降低低) )時，循環(huán)波動加劇時，循環(huán)波動加劇多點點火有利于減少循環(huán)波動多點點火有利于減少循環(huán)波動 提高點火能量、優(yōu)化放電方式、采用大的火花提高點火能量、優(yōu)化放電方式、采用大的火花塞間隙塞間隙, ,有助于減小循環(huán)波動有助于減小循環(huán)波動 0.8 1.0a汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章

10、 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2） 各缸工作不均勻 各缸進氣充量的不均勻、混合氣成分不均各缸進氣充量的不均勻、混合氣成分不均勻勻 汽油機進氣管內(nèi)存在空氣、燃料蒸氣、各汽油機進氣管內(nèi)存在空氣、燃料蒸氣、各種濃度的混合氣、大小不一的油粒

11、以及沉種濃度的混合氣、大小不一的油粒以及沉積在進氣管壁上厚薄不均的油膜積在進氣管壁上厚薄不均的油膜 進氣系統(tǒng)設(shè)計不當、進氣管動態(tài)效應(yīng)、以進氣系統(tǒng)設(shè)計不當、進氣管動態(tài)效應(yīng)、以及各缸進氣重疊干涉等原因，使得各缸的及各缸進氣重疊干涉等原因，使得各缸的實際充氣系數(shù)不均勻?qū)嶋H充氣系數(shù)不均勻 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of

12、Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile不正常燃燒不正常燃燒 1.爆燃 現(xiàn)象現(xiàn)象爆燃時，缸內(nèi)壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅度波動爆燃時，缸內(nèi)壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅度波動( (鋸齒波鋸齒波) )，同時發(fā)動機會產(chǎn)生一種高頻金屬敲擊聲，因此，同時發(fā)動機會產(chǎn)生一種高頻金屬敲擊聲，因此也稱爆燃為敲缸。也稱爆燃為敲缸。輕微敲缸時，發(fā)動機功率上升，嚴重敲輕微敲缸時，發(fā)動機功率上升，嚴重敲缸時，發(fā)動機功率下降，轉(zhuǎn)速下降，工作不穩(wěn)定，機身有缸時，發(fā)動機功率下降，轉(zhuǎn)速下降，工作不穩(wěn)定，機身有較大振動，同時冷卻水過熱，潤滑油溫度明顯上升較大振動，

13、同時冷卻水過熱，潤滑油溫度明顯上升 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 機理機理火花塞點火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正火花塞點火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正常傳播速度（常傳播速度（30307

14、070m ms s）向周圍傳播，氣缸內(nèi)壓力和溫向周圍傳播，氣缸內(nèi)壓力和溫度都急劇升高?；旌蠚馊紵a(chǎn)生的壓力波迅速向周圍傳播，度都急劇升高。混合氣燃燒產(chǎn)生的壓力波迅速向周圍傳播，在火焰前鋒面之前先期到達燃燒室邊緣區(qū)域，該區(qū)域的可在火焰前鋒面之前先期到達燃燒室邊緣區(qū)域，該區(qū)域的可燃混合氣燃混合氣( (即末端混合氣即末端混合氣) ) 在壓縮終點溫度的基礎(chǔ)上進一在壓縮終點溫度的基礎(chǔ)上進一步受到壓縮和熱輻射，加速其先期反應(yīng)，并放出部分熱量，步受到壓縮和熱輻射，加速其先期反應(yīng)，并放出部分熱量，使本身壓力和溫度不斷升高，燃前化學(xué)反應(yīng)加速。一般來使本身壓力和溫度不斷升高，燃前化學(xué)反應(yīng)加速。一般來說，這些都是正

15、?，F(xiàn)象，但如果這一反應(yīng)過于迅速，以至說，這些都是正?，F(xiàn)象，但如果這一反應(yīng)過于迅速，以至在火焰鋒面到達之前末端混合氣即以低溫多階段方式開始在火焰鋒面到達之前末端混合氣即以低溫多階段方式開始自燃，則引發(fā)爆燃。爆燃著火方式類似于柴油機，同時在自燃，則引發(fā)爆燃。爆燃著火方式類似于柴油機，同時在較大面積上多點著火，所以放熱速率極快，局部區(qū)域的溫較大面積上多點著火，所以放熱速率極快，局部區(qū)域的溫度壓力急劇增加。這種類似階躍的壓力變化，形成燃燒室度壓力急劇增加。這種類似階躍的壓力變化，形成燃燒室內(nèi)往復(fù)傳播的激波，猛烈撞擊燃燒室壁面，使壁面產(chǎn)生振內(nèi)往復(fù)傳播的激波，猛烈撞擊燃燒室壁面，使壁面產(chǎn)生振動，發(fā)出高頻振

16、音動，發(fā)出高頻振音( (即敲缸聲即敲缸聲) )，這就是爆燃。，這就是爆燃。 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 影響因素影響因素（1 1）燃料性質(zhì)）燃料性質(zhì) 辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強。辛烷值

17、高的燃料，抗爆燃能力強。（2 2）末端混合氣的壓力和溫度）末端混合氣的壓力和溫度 末端混合氣的壓力末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。例如，提高壓縮和溫度增高，則爆燃傾向增大。例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生。比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生。（3 3）火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間）火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間 提高火焰提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前傳播速度、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，有利于避免爆燃。鋒傳播到末端混合氣的時間，有利于避免爆燃。 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成

18、和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.表面點火表面點火 凡是不靠電火花點火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面凡是不靠電火花點火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面( (如排如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等等) )點燃混合

19、氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點火點燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點火誘發(fā)早誘發(fā)早燃燃汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile運轉(zhuǎn)因素對燃燒的影響運轉(zhuǎn)因素對燃燒的影響 1.點火提前角 點火提前角點火提前角調(diào)整特性調(diào)整特

20、性 當汽油機保持節(jié)氣當汽油機保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽合氣濃度一定時，汽油機功率和耗油率隨油機功率和耗油率隨點火提前角改變而變點火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點火提化的關(guān)系稱為點火提前角調(diào)整特性前角調(diào)整特性 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotiv

21、e Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.10 點火提前角不同時的 圖 p汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 2.混合氣濃度 混合氣濃度調(diào)整特性混

22、合氣濃度調(diào)整特性在汽油機的轉(zhuǎn)速、節(jié)在汽油機的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度保持一定，點火氣門開度保持一定，點火提前角為最佳值時調(diào)節(jié)供提前角為最佳值時調(diào)節(jié)供油量，記錄功率、燃油消油量，記錄功率、燃油消耗率、排氣溫度隨過量空耗率、排氣溫度隨過量空氣系數(shù)的變化曲線氣系數(shù)的變化曲線 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile

23、 Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 3.3.負荷負荷 在汽油機上，轉(zhuǎn)速保持不變，通過改變節(jié)氣門開度來調(diào)在汽油機上，轉(zhuǎn)速保持不變，通過改變節(jié)氣門開度來調(diào)節(jié)進入氣缸的混合氣量，以達到不同的負荷要求節(jié)進入氣缸的混合氣量，以達到不同的負荷要求圖圖8.8.1 12 2 最佳點火提前角隨負荷的變化最佳點火提前角隨負荷的變化 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系H

24、uBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 4.4.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速增加時，應(yīng)增大點火提前轉(zhuǎn)速增加時，應(yīng)增大點火提前角角 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute

25、 Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile8.2汽油機混合氣制備原理汽油機混合氣制備原理 汽油機理想混合氣特性 1功率混合氣與經(jīng)濟混合氣 2理想混合氣 汽油機在全負荷運行時，希望獲汽油機在全負荷運行時，希望獲得更大的功率以達到最大的動力性能，此時要求供給功率得更大的功率以達到最大的動力性能，此時要求供給功率混合氣，而在其他負荷運行時，則應(yīng)從經(jīng)濟性要求出發(fā)，混合氣，而在其他負荷運行時，則應(yīng)從經(jīng)濟性要求出發(fā)，來選用合適的混合氣濃度來選用合適的混合氣濃度 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油

26、機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile1)1)經(jīng)濟混合氣及功率混合氣特性線經(jīng)濟混合氣及功率混合氣特性線 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industr

27、y Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 理想混合氣特性線理想混合氣特性線 以圖以圖8.138.13曲線為基礎(chǔ)，可做曲線為基礎(chǔ)，可做出經(jīng)濟混合氣隨節(jié)氣門開度出經(jīng)濟混合氣隨節(jié)氣門開度變化的特性線，如圖變化的特性線，如圖8.148.14實實線。此外，在圖上線。此外，在圖上100100節(jié)氣節(jié)氣門開度處取功率混合氣值，門開度處取功率混合氣值，再從再

28、從8585開度起逐步由過渡開度起逐步由過渡到。以虛線表示。實際上到。以虛線表示。實際上, ,這這只是一種近似的結(jié)果。真正只是一種近似的結(jié)果。真正的理想混合氣特性是通過臺的理想混合氣特性是通過臺架試驗的全面調(diào)整做出來的架試驗的全面調(diào)整做出來的 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotiv

29、e Industries Institute Dep. of Automobile 2)理想負荷特性線 負荷特性線是指轉(zhuǎn)速不變時， 隨負荷而變化的規(guī)律 (1)(1)轉(zhuǎn)速固定時，作出各個節(jié)氣門位置的調(diào)轉(zhuǎn)速固定時，作出各個節(jié)氣門位置的調(diào)整特性線。圖整特性線。圖8.15(8.15(a)a)為其中的一例為其中的一例 eb汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries In

30、stitute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile (2)(2)將這些調(diào)整特性線轉(zhuǎn)為圖將這些調(diào)整特性線轉(zhuǎn)為圖8.15(8.15(b)b)所示所示的負荷特性線。此線呈魚鉤狀，其的負荷特性線。此線呈魚鉤狀，其 及及 兩個點分別與圖兩個點分別與圖8.15(8.15(a)a)的的 及及 對應(yīng)對應(yīng)。 emaxPeminbPaba汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)

31、學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile (3)(3)將所有節(jié)氣門位置的魚鉤線統(tǒng)一畫在圖將所有節(jié)氣門位置的魚鉤線統(tǒng)一畫在圖8.15(8.15(c)c)的的 - - 坐標圖上，然后取其外包絡(luò)線，就是該坐標圖上，然后取其外包絡(luò)線，就是該轉(zhuǎn)速的最經(jīng)濟的負荷特性線。因為經(jīng)過了全面的轉(zhuǎn)速的最經(jīng)濟的負荷特性線。因為經(jīng)過了全面的調(diào)整，各負荷的值不可能再低于此包絡(luò)線調(diào)整，各負荷的值不可能再

32、低于此包絡(luò)線 ebeP汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile (4)(4)若圖若圖8.15(8.15(c)c)最經(jīng)濟負荷特性線從最經(jīng)濟負荷特性線從8585節(jié)氣門開度到節(jié)氣門開度到100100節(jié)氣門開

33、度時逐步過渡節(jié)氣門開度時逐步過渡調(diào)整到功率混合氣，則得到最大功率值，調(diào)整到功率混合氣，則得到最大功率值，這就得到理想負荷特性線。這就得到理想負荷特性線。 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3)3

34、)理想混合氣特性理想混合氣特性 將上述試驗作出的理想負荷特性線，按圖將上述試驗作出的理想負荷特性線，按圖8.158.15的相反順序的相反順序作圖，可得到對應(yīng)的作圖，可得到對應(yīng)的 - - 線或線或 - -節(jié)氣門開度線，這就節(jié)氣門開度線，這就是該轉(zhuǎn)速的理想混合氣特性線。各轉(zhuǎn)速的特性線疊在一起，是該轉(zhuǎn)速的理想混合氣特性線。各轉(zhuǎn)速的特性線疊在一起，就是理想混合氣的全特性線族就是理想混合氣的全特性線族 aePa汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽

35、車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile4 4）動態(tài)過程）動態(tài)過程對混合氣特性的要求對混合氣特性的要求 冷車起動冷車起動 暖車過程暖車過程 加速加速 急減速急減速 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuB

36、ei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile化油器式供油系統(tǒng)混合氣的形成原理化油器式供油系統(tǒng)混合氣的形成原理 1.理想化油器特性 化油器制備混合氣的原理簡圖化油器制備混合氣的原理簡圖 l l燃油噴管燃油噴管 2 2喉管喉管 3 3節(jié)氣門節(jié)氣門 4 4主量主量孔孔 5 5浮子室浮子室 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Ins

37、titute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 在化油器和汽油機的結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的條件下，在化油器和汽油機的結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的條件下，混合氣的值只取決于喉管的真空度混合氣的值只取決于喉管的真空度 或進氣流或進氣流量量 。 ， 是喉管最小截面處的絕對壓力，是喉管最小截面處的絕對壓力， 為喉管上方、空濾器之后的壓力，為喉管上方、空濾器之后的壓力， 一般視為大氣一般視

38、為大氣壓力。壓力。 與與 是和汽油機功率或節(jié)氣門開度成正是和汽油機功率或節(jié)氣門開度成正比的，所以化油器只能調(diào)制出一條比的，所以化油器只能調(diào)制出一條 （或（或 、 曲線，而圖曲線，而圖8.168.16的理想的理想混合氣特性是混合氣特性是 - - 的一族曲線，這就意味著化油的一族曲線，這就意味著化油器調(diào)制出的一個點要適應(yīng)多個工況的要求。比如，器調(diào)制出的一個點要適應(yīng)多個工況的要求。比如，同一進氣流量同一進氣流量 ，既可由高速、小節(jié)氣門開度工，既可由高速、小節(jié)氣門開度工況得到，也可由低速、大節(jié)氣門開度工況獲得。因況得到，也可由低速、大節(jié)氣門開度工況獲得。因此此 的確定只能是多工況要求的折中，也就是說化

39、的確定只能是多工況要求的折中，也就是說化油器制備原理本身就滿足不了理想混合氣精確調(diào)控油器制備原理本身就滿足不了理想混合氣精確調(diào)控的要求。的要求。 npam nnppp0np0pnpam )(ePfa)(aamf)(napf ePaam a汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive

40、Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.18 理想化油器特性線的制取 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.簡單化油器特性簡單化油器特性 簡單化

41、油器的進氣流量計算式為 空氣流速 通過噴油口(亦即通過主量孔)的供油率為 aaaaavFm aa/2npvaaaa2npFmffffffff2pFvFm汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 為主量

42、孔前后的壓差 所以21pppf101gHppf22gHppnf21Hgppppnfffff)(2HgpFmnffaff0aa0faHgppFlFlmmnna汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 時

43、不供油。此時，真空度不足以提時不供油。此時，真空度不足以提升升 的油柱，致使油面達不到噴管口。的油柱，致使油面達不到噴管口。 加大后開始噴油。加大后開始噴油。 由由趨于一個常數(shù)。該趨于一個常數(shù)。該值由式值由式(8-7)(8-7)中各參數(shù)所決定?？梢园匆筮x用不中各參數(shù)所決定?？梢园匆筮x用不同參數(shù)來加以調(diào)節(jié)。同參數(shù)來加以調(diào)節(jié)。 簡單化油器特性的校正簡單化油器特性的校正 )(napf npfHgHnpa汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽

44、車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3 3現(xiàn)代化油器特性的獲取現(xiàn)代化油器特性的獲取 （1 1）低怠速的）低怠速的I I區(qū)區(qū) 值過大，即混合氣過稀，甚至值過大，即混合氣過稀，甚至不出油，為此，要附加怠速油系進行怠速供油，不出油，為此，要附加怠速油系進行怠速供油，同時，由怠速圓滑過渡到主噴油段，滿足低速供同時，由怠速圓滑過渡到主噴油段，滿足低速供油和平穩(wěn)過渡的要求。油和平穩(wěn)過渡的要求。（2 2

45、）主供油）主供油區(qū)的區(qū)的 值過小，混合氣偏濃，一般采值過小，混合氣偏濃，一般采用滲氣補償裝置用滲氣補償裝置( (帶泡沫管的補償油井帶泡沫管的補償油井) )來校正。來校正。（3 3）大負荷、滿負荷）大負荷、滿負荷區(qū)區(qū) 過大而混合氣偏稀，因過大而混合氣偏稀，因此要加裝機械及真空加濃裝置此要加裝機械及真空加濃裝置( (省油器省油器) )，使油門，使油門開度從開度從8585左右開始逐步加濃到滿負荷的值。左右開始逐步加濃到滿負荷的值。 aaa汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute

46、湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile電控燃油噴射式供油系統(tǒng)混合氣的形成電控燃油噴射式供油系統(tǒng)混合氣的形成 ( (a) a) 單點汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖單點汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 ( (b)b)多點汽多點汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Auto

47、motive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.化油器與汽油噴射系統(tǒng)的比較化油器與汽油噴射系統(tǒng)的比較 （1 1）空燃比精確控制，使任何工況下都處于最佳工）空燃比精確控制，使任何工況下都處于最佳工作狀態(tài)，特別是對過渡工況的動態(tài)控制作狀態(tài)，特別是對過渡工況的動態(tài)控制（2 2）沒有喉管，減小進氣阻力，不需要對進氣管加）

48、沒有喉管，減小進氣阻力，不需要對進氣管加熱來促進燃油的蒸發(fā)，充氣效率高熱來促進燃油的蒸發(fā)，充氣效率高（3 3）進氣溫度低，爆燃得到了有效控制，有可能采）進氣溫度低，爆燃得到了有效控制，有可能采取較高的壓縮比取較高的壓縮比（4 4）混合均勻性問題比較容易解決）混合均勻性問題比較容易解決（5 5）冷起動性能和加速性能良好，過渡圓滑）冷起動性能和加速性能良好，過渡圓滑 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBe

49、i Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Insti

50、tute Dep. of Automobile控制方法 ECUECU是電控汽油噴射系統(tǒng)是電控汽油噴射系統(tǒng)的核心，內(nèi)裝有微型計算的核心，內(nèi)裝有微型計算機。發(fā)動機工作狀態(tài)通過機。發(fā)動機工作狀態(tài)通過傳感器反映給傳感器反映給ECUECU。在在ECUECU內(nèi)存儲內(nèi)存儲噴射持續(xù)時間、點噴射持續(xù)時間、點火時刻、怠速和故障診斷火時刻、怠速和故障診斷等數(shù)據(jù)，這些存儲的數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，這些存儲的數(shù)據(jù)與發(fā)動機工況以及計算機與發(fā)動機工況以及計算機程序相匹配。程序相匹配。ECUECU利用這些利用這些數(shù)據(jù)和來自發(fā)動機上各種數(shù)據(jù)和來自發(fā)動機上各種傳感器的信號，經(jīng)過邏輯傳感器的信號，經(jīng)過邏輯運算，又輸出控制信號給運算，又輸出控制

51、信號給執(zhí)行器，通過執(zhí)行器控制執(zhí)行器，通過執(zhí)行器控制發(fā)動機工作狀態(tài)發(fā)動機工作狀態(tài) 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile8.3 8.3 汽油機的燃燒室汽油機的燃燒室 汽油機對燃燒室的要求汽油機對燃燒室

52、的要求 1.結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊 面容比面容比F FV(V(燃燒室表面積與燃燒室表面積與容積之比容積之比) )常用于表示燃燒室的緊湊性常用于表示燃燒室的緊湊性 2.具有良好的充氣性能具有良好的充氣性能 3.火花塞位置安排得當火花塞位置安排得當 4.燃燒室形狀合理分布燃燒室形狀合理分布 5.要產(chǎn)生適當?shù)臍怏w流動要產(chǎn)生適當?shù)臍怏w流動 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Indust

53、ries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.25 幾種燃燒室的FV與HC排放 圖8.26 頂置氣門燃燒室火花塞位置與辛烷值要求 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile

54、Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.27 燃燒室形狀對燃燒放熱率的影響 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile傳統(tǒng)汽油機燃燒室

55、傳統(tǒng)汽油機燃燒室 楔形燃燒室 盆形燃燒室 半球形燃燒室 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.31 不同燃燒方式的性能對比 汽油機稀薄燃燒系統(tǒng)汽油機稀薄燃燒系統(tǒng) 1717 汽車發(fā)動機原理汽車

56、發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.32 TGP燃燒室 TGP燃燒室與傳統(tǒng)型 燃燒室放熱率比較 1.1.均質(zhì)稀混合氣的燃燒室均質(zhì)稀混合氣的燃燒室 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形

57、成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖8.34 TGP燃燒室NOx的比較 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院

58、汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2) 2) 雙火花塞燃燒室雙火花塞燃燒室 半球形燃燒室中心兩邊等距離處各布置一半球形燃燒室中心兩邊等距離處各布置一個火花塞，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x僅為缸徑的一半，個火花塞，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x僅為缸徑的一半，點火提前角可減小點火提前角可減小 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Autom

59、otive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.分層燃燒燃燒室分層燃燒燃燒室 1 1）美國德士古分層燃燒系統(tǒng)）美國德士古分層燃燒系統(tǒng)( (TCCS)TCCS) 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Insti

60、tute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile本田公司本田公司CVCCCVCC燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng) 分區(qū)燃燒方式 汽車發(fā)動機原理汽車發(fā)動機原理第第8 8章章 汽油機混合氣的形成和燃燒汽油機混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBeiHuBei Automot