• / 36
  • 下载费用:16 金币  

汽油机燃烧过程-附件

关 键 词:
汽油机 燃烧 过程 附件
资源描述:
汽油机燃烧过程 1.燃烧过程的重要性 燃料燃烧完全的程度,直接影响到热 量产生的多少和排出的废气的成分,而 燃烧时机又关系到热量的利用程度。所 以燃烧过程是影响发动机的动力性、经 济性和排气污染的主要过程,同时与噪 声、振动、启动性能和使用寿命也有重 大关系。 2.对燃烧过程的要求 1)燃烧完全,释放出尽可能多的热能 ,减少废气中的有害物质。 2)燃烧及时,使放热集中在上止点附 近,提高热功转换能力。 3.燃烧过程的研究方法 高速摄影法、示功图法 1、火花塞跳火 2、缸内压力线偏离纯 压缩线的始点 3、缸内最高压力点 θ-点火提前角 一、示功图上的 关键点 Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-显燃期 Ⅲ-补燃期 汽油机的燃烧过程 【1】汽油机的正常燃烧 汽油机的燃烧过程 指从点火开始到燃 料基本烧完为止的 过程。 二、燃烧过程的几个阶段 1、滞燃期(着火延迟期) 从火花塞开始跳火到火焰中心形成→滞燃 期。 是燃烧的准备阶段,主要进行热量的积累 ,缸内的压力线与纯压缩线基本重合。 当反应的混合气的温度升高到一定程度 后,形成发火区,即火焰中心。 从火花塞跳火瞬时到活塞行至上止点时 的曲轴转角,称为点火提前角,用表示。 一般为20—35ºCA。 ①燃料本身的分子结构和物理化学性质。着火温度和热稳定性越 低,着火延迟期越短。 ②混合气成分。混合过量空气系数=0.8~0.9着火延迟期最短。 ③火花塞跳火时缸内压力及温度高,着火延迟期缩短。 ④电火花强度大,着火延迟时间将减小。另外,与残余废气量、 缸内混合气的运动等因素有关。 1)特点: A.火花放电时两极电压达10~15KV,局部温度3000K,加快了混合气 的氧化反应速度。 B.此阶段缸内压力无明显升高。 2)影响滞燃期时间长短的因素: 2、速燃期 *从火焰中心形成到示功图上的压力达到最高点为 止称为速燃期。 *在均质混合气中,当火焰中心出现后,与其临近的一 薄层混合气首先燃烧即形成极薄的火焰层,称为火焰前 锋。 *火焰前锋向前推进的法向移动速度,称为火焰传播速度 。 *火焰传播速度:车用一般30—60m/s。 *混合气约80—90%在此期间燃烧完毕,温度 、压力迅速升高,最高压力在上止点后 12℃A~15℃A(循环功最多)一般占20— 30ºCA。缸内最高压力点与最高温度点重合 。 *急燃期越短,愈靠近上止点,汽油机经济 性、动力性越好。但可能导致压力升高率值 过高,工作粗暴。 正常燃烧 *最高压力过早使压缩功增大,过迟散热 损失增大;过大产生振动、噪音,过小使膨 胀功减少。 *压力升高率:即曲轴每转1度时,缸内气 体压力的平均升高量: λP =△P/△θ ΔP =(P3-P2) Δθ=(θ3-θ2) *λP表征压力变化的急剧程度: λP过大,发动机振动和噪声大 ,工作粗暴; λP在175~250 MPa/℃A,汽油机工作柔和,性能 好。 点火提前角: 从点火时刻起到活塞到达压缩上止 点这段时间内,曲轴转过的角度称为 点火提前角。 混合可燃气体从点燃、燃烧到烧完有一个时间过 程,最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使 气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效 率最高,震动最小,温升最低。 *点火过早,会造成爆震,活塞上行受阻,效率降 低,热负荷、机械负荷、噪声和震动加剧,这是应该防 止的。点火过迟,发动机无力,功效率低,油耗大,排 气声大。不论点火过早或过迟,都会影响转速的提升。 *最佳点火角受很多因素影响,如果要发动机工作 在理想状态下,以下因素必须考虑: 1)缸温缸压。越高燃烧越快,点火提前角要越小。影响 缸温缸压的因素有:发动机压缩比、气温、缸温、负荷 。大家的车在气温变化的季节有不同表现正缘于此。 2)汽油辛烷值。也就是汽油牌号,越高抗爆震能 力越强,相应允许更大的点火提前角。 3)燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢,需增加 点火提前角。这个主要看节气门开度、海拔高度 。 对于难以预料的情况,有些车还加装了爆震传 感器,发生爆震时自动降低点火提前角。 显然,要完成如此复杂的运算,靠传统的模 拟点火器是难以胜任的。只有微电脑点火器,才 能高速、精确、稳定地实现最佳点火提前角。 3、补燃期 *从最高压力点到燃烧结束为补燃期:指明显燃 烧期以后在膨胀过程中的燃烧。 *此阶段参加燃烧的燃料主要有: ①火焰前锋面过后,后面未及燃烧的燃料(燃烧室 边缘和缝隙)再燃烧。 ②贴附在缸壁未燃混合气层的部分燃烧。壁面温度 低,对火焰具有熄火作用,这样在壁面存在大量未 燃烴,在随后的膨胀中部分未燃烴继续燃烧。 ③高温分解的燃烧产物(H2、O2、CO)等重新 氧化。 在膨胀中远离上止点放热,热能不能充分 利用,使ηi↓,Me↓,ge↑,且排气温度↑, 散热量↑。过长会造成发动机过热,排气管“ 放炮”。 希望补燃期尽可能短,后燃放热量尽可能少 。 总结: 1.上述三个阶段中,火焰传播期速度对ηi起决定性的 作用。 要在工作柔和的条件下,尽可能地提高火焰传播速度 。 2.衡量发动机工作粗暴程度的指标—明显燃烧期内的 平均压力升高率△P/△ψ, 即曲轴每转1度时,缸内气体压力的平均升高量 : ΔP/Δψ=(P3-P2)/(ψ3-ψ2) [kPa/0CA] 一般使火焰中心形成点出现在TDC前12-150CA,缸 内最高压力点出现在TDC后12-150CA。 ΔP/Δψ=175 ~ 245kPa/0CA 3.影响火焰传播速度的因素: 混合气浓度、缸内气体的紊流强度、残 余废气系数等。 汽油机燃烧过程与柴油机燃烧过程的区别: 1. 属于预混合燃烧,具有定容燃烧的形式。燃烧 持续期约为25~40℃A(柴油机约为50~70℃A)。 2.压缩比小,一般为7~9, (柴油机约为12~22) 。热效率低,排温高(膨胀不充分)。 3.最高燃烧温度高(接近定容燃烧)。 4.易燃烧不完全(过量空气系数小,防止爆燃燃 烧室内的激冷区),CO、HC、NOx排放高。 5.挥发损失大(汽油的挥发性好)。 【2】汽油机的不正常燃烧 (一)现象 1.缸内出现尖锐的金属敲击声 2.油膜破坏,机件磨损加剧; 3.燃烧室、冷却系过热,排温增 加; 4.Ne下降、ge升高; 5.排污增加,严重时排气冒黑烟 ; 6.压力线出现爆震波。 图5-3 爆燃时的示功图 常见的不正常燃烧:爆燃和表 面点火。 一、爆燃 (二)原因 *正常燃烧:有火焰前锋,且逐层向外传,直 至燃烧完毕。 *爆燃:在火焰前锋到达之前,末端混合气的温 度、压力超过其临界温度、压力而自燃,形成新 的火焰中心,火焰传播速度加大(高达800— 1000m/s),使得缸内局部压力、温度急剧升高,压 力来不及平衡,形成冲击波(激波),冲击波反复 撞击缸壁,(激波来回反射,在示功图上形成锯 齿形)发出尖锐的敲缸声。 *重载爬坡、急加速时易爆震,换低挡以提高 发动机转速可消除爆震。 (三)危害 1、机件过载 冲击负荷大,机件的机械负荷增加,使机件变形损坏。噪声增 大。 2、机件烧损 汽油机燃烧终了的温度为2000~2500℃,由于冷却水和气体附 面层 的作用,活塞顶、燃烧室壁和缸壁的温度保持在200~300 ℃。 爆燃 冲击波破坏燃烧室内附面层和局部高温,使活塞头和气门等烧 损, 同时会引起发动机过热。 3、润滑变差 发动机过热,使润滑效果变差,使磨损加剧。 4、积碳增多 高温裂解产生的碳粒形成积炭, 5、Me下降、ge上升 另外,高温裂解使燃烧产物分解为CO、H2、O2、NO及游离碳增 多,排气冒烟严重。 CO、H2、O2等膨胀过程中重新燃烧,使 排 温增高。 (四)影响爆燃的因素 有燃料因素、使用因素、结构因素等。 为便于分析,假定: t1 -从火焰中心形成起到火焰前锋传到末端混合气 为止的时间。 t2 -从火焰中心形成起到末端混合气自行着火的时 间。 所以: 当t1 t2 ,爆燃。 1、燃料因素 汽油机的压缩比,应适应汽油辛烷值的要求。 2、使用因素 发动机转速增加,进气速度加快,压缩终了气体的紊 流度提高,火焰传播速度加快,爆燃程度减弱;气缸残 余废气多,会使混合气自燃温度提高,着火延迟期加长 ,可减弱爆燃; 过量空气系数在0.85~0.95时,自燃温度低,着火延 迟期短,爆燃最严重;BTDC大,易爆燃;缸内积碳使热 阻加大,壁面温度升高,实际压缩比增加,爆燃加重。 —影响混合气的温度和压力 3、结构因素 燃烧室结构能使压缩终了气体紊流 速度提高,火焰传播速度加快,能避免 爆燃;火花塞的位置和数目使火焰行程 缩短,可减少爆燃;使末端气体接触的 燃烧室壁强冷却,可减少爆燃;采用小 直径的气缸,不易爆燃。 (五)减轻爆燃的措施 ①降低水温和进气温度 ②降低末温 ③降低压缩比 ④推迟点火 ⑤增多残余废气 二、表面点火 定义:在火花点火式汽油机中,凡是不依靠火 花塞点火,而是由燃烧室内炽热表面(如过热 的火花塞电极、排气门、积碳)点燃混合气的 现象。 早燃或早火—在火花塞跳火 之前 后燃或后火—在火花塞跳火 之后 分 非爆燃性表面点火 爆燃性表面点火 1、非爆燃性表面点火-火焰以正常速度传播 1)后燃 点火后,在火焰传播 过程中,炽热表面在 火焰到达前点燃混合 气,其火焰以正常速 度向未燃气体推进。 断火后发动机续转就 是这种现象。 2)早燃 炽热表面温度较高,在点 火前,点燃混合气。由于 点燃区域较大,火焰传播 速度快,P和λP较大,发动 机易过热。 ⑴早燃的危害 压缩负功↑, 缸内温度↑, 与缸壁接触面积↑, →散热量↑, 有效功率↓。 另外高温、高压加重了活 塞连杆组的机械负荷、热 负荷,使用寿命↓。 早燃时的示功图 ⑵ 与爆燃的区别 ①沉闷的“敲缸声”。 ②被炽热表面点燃,无压力波产生,而爆燃时为自燃,有 压力波产生。 另外: 爆燃 早燃 缸内炽热表面产生 缸内温度、压力升高 非爆燃性表面点火大体是发动机长时间 高负荷运转引起的。 2、爆燃性表面点火(激爆) 热面点火后火焰以爆燃速度传播。由燃烧室 沉积物引起的发动机低速、低负荷运转时,燃烧 室表面极易形成导热性很差的沉积物。沉积物被 高温火焰包围,急剧氧化而白炽化,将混合气点 燃。压力升高率高5倍,最高压力高150% *影响表面点火的因素及预防措施: 凡是能使缸内的温度、压力降低的因素,都 可预防表面点火。 ①选用低沸点汽油和含胶质少的机油。 ②在燃料中加抑制热面点火的添加剂。 ③适当降低压缩比。 ④选用合格的火花塞、排气门。 小结: 爆燃 表面点火 末端混合气自燃 炽热表面点燃 火花塞跳火之后 火花塞跳火之前、后 有压力冲击波 无压力冲击波 敲击声较清脆 敲击声较沉闷 二者又相互联系,相互促进。 可燃混合气成分与汽油机性能的关系 一、概念 1.空燃比:可燃混合气中,空气与燃料的质量比。 理论空燃比:空燃比为14.7:1的可燃混合气称之。 过量空气系数α : α= 2.混合气的分类 1)标准混合气α =1 2)稀混合气α 1 3)浓混合气α 1 3.混合气的浓度对发动机性能的影响 混合气种类α发动机功率耗油率性能 火焰传播上限0.4混合气不燃烧 发动机不工作 过浓0.4~0.87减小剧增燃烧室积碳, 排气管冒黑烟、放 炮 功率混合气0.88最大增大10~15%输出最大功率 标准混合气1.0减小2%增大4% 经济混合气1.11减小8%最小 过稀1.13~1.33显著减小显著增大回火,发动机过热 ,加速性变坏 火焰传播下限 (即火焰不传 播) 1.4混合气不燃烧, 发动机不工作
展开阅读全文
  麦档网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:汽油机燃烧过程-附件
链接地址:https://www.maidoc.com/p-15943810.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

[email protected] 2018-2020 maidoc.com版权所有  文库上传用户QQ群:3303921 

麦档网为“文档C2C模式”,即用户上传的文档所得金币直接给(下载)用户,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的金币归上传人(含作者)所有。
备案号:蜀ICP备17040478号-3  
川公网安备:51019002001290号 


收起
展开