點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒

1、主要內(nèi)容第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的氣體流動第二節(jié) 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒第三節(jié) 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室第四節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒第五節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室第六節(jié) 均質(zhì)充量壓縮著火燃燒發(fā)動機(jī)第五章內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成和燃燒第五章內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成和燃燒 1.燃燒過程的重要性 燃料燃燒完全的程度，直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出的廢氣的成分，而燃燒時機(jī)又關(guān)系到熱量的利用程度。所以燃燒過程是影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣污染的主要過程，同時與噪聲、振動、啟動性能和使用壽命也有重大關(guān)系。2.2.對燃燒過程的要求對燃燒過程的要求 1 1）燃燒完全燃燒完全，釋放出盡可能多的熱能，釋放出盡可能多的熱能，減少廢氣中的有害

2、物質(zhì)。減少廢氣中的有害物質(zhì)。 2 2）燃燒及時燃燒及時，使放熱集中在上止點(diǎn)附，使放熱集中在上止點(diǎn)附近，提高熱功轉(zhuǎn)換能力。近，提高熱功轉(zhuǎn)換能力。3.3.燃燒過程的研究方法燃燒過程的研究方法 高速攝影法、示功圖法高速攝影法、示功圖法1、火花塞跳火2、缸內(nèi)壓力線偏離純壓縮線的始點(diǎn)3、缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)-點(diǎn)火提前角一、示功圖上的一、示功圖上的關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn) -滯燃期滯燃期 -顯燃期顯燃期 -補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程指從點(diǎn)火開始到燃指從點(diǎn)火開始到燃料基本燒完為止的料基本燒完為止的過程。過程。汽油機(jī)的正常燃燒汽油機(jī)的正常燃燒研究方法：測取燃燒過程的展開示功圖。

3、研究方法：測取燃燒過程的展開示功圖?；鸹ㄈ盘枤飧讐毫嚎s線5.2點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒 燃燒是一種放熱的氧化反應(yīng)。汽油機(jī)具有重量輕、尺寸小和低溫起動性能好等優(yōu)點(diǎn)，且工作柔和、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、制造成本低。注意：汽油機(jī)和氣體燃料發(fā)動機(jī)的燃燒屬于預(yù)混合燃燒。原因：在進(jìn)氣過程中，汽油蒸發(fā)及其和空氣混合的時間比燃燒反應(yīng)要快得多，或者在火焰到達(dá)前燃料與空氣已充分混合。缺點(diǎn)：熱效率低，燃油消耗率高。一、均質(zhì)混合氣的著火界限、點(diǎn)火過程、火核生成與火焰?zhèn)鞑ザㄈ萑紵龔梺硌芯咳紵^程。均質(zhì)混合氣與汽油機(jī)類似。.著火界限過稀過濃放電熱值低，放熱少燃燒不完全，放熱少不形成火焰中心，無火焰?zhèn)鞑セ旌蠚獾臐舛冉缦薹Q為著火界限（稀限、

4、濃限）與燃料有關(guān)）混合氣的初期放熱率和散熱速率溫升有利于放熱率的提高和散熱率的降低，擴(kuò)大著火界限）殘余廢氣系數(shù)增大，著火界限縮?。┗鸹ㄈ浇字穑┤紵蚁嗷プ饔迷O(shè)計要利于火花塞附近廢氣的清掃汽油機(jī)著火稀限amax=1.3-1.4，一般地1.251.35，汽油機(jī)工作不穩(wěn)定，油耗增大，再稀，則熄火；濃限amin無意義.點(diǎn)火過程擊穿階段電弧階段輝光放電階段火花塞電極在很高的電壓（約1015kv）作用下?lián)舸╇姌O間隙內(nèi)的混合氣，離子流從火花塞的一個電極奔向另一個電極。這時，間隙阻抗迅速下降，形成一個很窄的（大約40m直徑）的圓柱狀的離子化的氣體通道。它的溫度升至60000K，壓力上升到幾十個MPa，

5、從而產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的激波向四周傳播，使等離子通道的體積迅速膨脹（約膨脹到直徑2mm），而它的壓力、溫度迅速下降，通過火花塞間隙的峰值電流高達(dá)200A，但整個擊穿階段的時間很短，約10ns。電弧階段電弧階段 擊穿階段的末期形成了電極間的電流通道，因此電弧放電的電壓較低擊穿階段的末期形成了電極間的電流通道，因此電弧放電的電壓較低（50-100V50-100V），但電流仍很高，與擊穿階段的電極間電流通道內(nèi)氣體完全離），但電流仍很高，與擊穿階段的電極間電流通道內(nèi)氣體完全離解或離子化相反，在電弧階段放電帶的中心部分的離解程度仍很高，但離子解或離子化相反，在電弧階段放電帶的中心部分的離解程度仍很高，但離子化

6、程度比較低（約化程度比較低（約1%1%）。在陰極和陽極山的電壓降是電弧放電電壓降的主要）。在陰極和陽極山的電壓降是電弧放電電壓降的主要部分，電能儲藏在這些電極的表層區(qū)域，由金屬電極導(dǎo)走，這是電弧總能量部分，電能儲藏在這些電極的表層區(qū)域，由金屬電極導(dǎo)走，這是電弧總能量的一個重要部分。的一個重要部分。輝光放電階段輝光放電階段 輝光放電階段的特征是電流低于輝光放電階段的特征是電流低于200mA200mA，在，在陰極上有大的電壓降（陰極上有大的電壓降（300300500V500V）且溫度較高，）且溫度較高，離子化程度很低（低于離子化程度很低（低于0.01%0.01%）。絕大部分的點(diǎn)）。絕大部分的點(diǎn)火能

7、量在此時放出，但能量損失比電弧階段更大，火能量在此時放出，但能量損失比電弧階段更大，氣體的最高平均溫度下降到氣體的最高平均溫度下降到3000K3000K 。.火核生成與火焰?zhèn)鞑セ鸹c(diǎn)火的著火過程：小部分混合氣溫升被點(diǎn)燃、形成火核。初始火杭快速傳播，放熱大，不被淬熄高的點(diǎn)火能量誘導(dǎo)出高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?層流燃燒速率與火焰?zhèn)鞑ニ俾蕦恿魅紵俾识x：火焰前鋒面相當(dāng)于靜止未燃混合氣的傳播速率kLfud md tSAkLfudmdtSA火焰面積未燃混合氣密度質(zhì)量燃燒率0() ()293 101.3uLLTpSS0() ()293101.3uLLTpSS2030.554.9(1.21)LS2030.554.

8、9(1.21)LS21.8 0.8(1)21.80.8(1)0.160.22(1) 0.160.22(1) 經(jīng)驗(yàn)公式當(dāng)量燃空比層流燃燒速率無拉伸拉伸火焰前鋒面積不變的層流燃燒速率火焰前鋒面積變化的層流燃燒速率由試驗(yàn)裝置直接測出拉伸層流燃燒速率，經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到無拉伸層流燃燒速率湍流火焰速率大尺度的湍流使火焰前鋒面扭曲，增大火焰前鋒面積，分裂成更多的燃燒中心，火焰速率增大；小尺度增大火焰面中氣體的混合，速率增大過強(qiáng)的湍流火焰?zhèn)鞑ニ俾式档?1 0.00197n)TLSS(10.00197n)TLSS火焰?zhèn)鞑ニ俾剩夯鹧媲颁h相對燃燒室壁面?zhèn)鞑サ慕^對速率 如果在正?；鹧驿h面到達(dá)后，將（火焰鋒面前）未如果在

9、正常火焰鋒面到達(dá)后，將（火焰鋒面前）未燃混合氣引燃，稱為正常燃燒。燃混合氣引燃，稱為正常燃燒。 汽油機(jī)的正常燃燒過程一般分為三個階段，即：汽油機(jī)的正常燃燒過程一般分為三個階段，即： 1 1、著火階段（著火階段（滯滯燃期）燃期） 2 2、急燃期、急燃期 3 3、后燃期、后燃期 汽油機(jī)的燃燒階段汽油機(jī)的燃燒階段 首先，在壓縮行程中，在上止點(diǎn)前角跳火后，并不立即形成火焰核心。 一段時間后，在電火花附近形成了火焰核心。隨后向外傳播。二、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)中的正常燃燒滯滯燃期燃期i因素：因素：燃料的理化性質(zhì)燃料的理化性質(zhì)點(diǎn)火時缸內(nèi)壓力、溫度點(diǎn)火時缸內(nèi)壓力、溫度壓縮比壓縮比壓縮比高，壓縮比高，滯滯燃期燃期短短過

10、量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)a=0.8-09汽油機(jī)汽油機(jī)i最短最短殘余廢氣量殘余廢氣量，i氣流運(yùn)動強(qiáng)，氣流運(yùn)動強(qiáng)，i略增略增火花能量大，火花能量大，i1、滯燃期（著火延遲期） 滯燃期從電火花點(diǎn)火起，到形成火焰中心并開始滯燃期從電火花點(diǎn)火起，到形成火焰中心并開始火焰?zhèn)鞑?，氣缸?nèi)壓力開始脫離純壓縮線為止所經(jīng)歷火焰?zhèn)鞑ィ瑲飧變?nèi)壓力開始脫離純壓縮線為止所經(jīng)歷的時期。的時期。點(diǎn)火提前角滯燃角滯燃期急燃角急燃期燃燒角后燃期開始點(diǎn)火形成火焰核心最高壓力注意：注意：滯燃期的長短對汽油機(jī)工作的影響不大。滯燃期的長短對汽油機(jī)工作的影響不大。原因：原因：著火時刻可用控制點(diǎn)火提前角的辦法來達(dá)到，著火時刻可用控制點(diǎn)火提前角的

11、辦法來達(dá)到，且燃燒放熱不多。且燃燒放熱不多。 點(diǎn)火提前角：點(diǎn)火提前角： 從點(diǎn)火時刻起到活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)這段時間內(nèi)，曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱為點(diǎn)火提前角。 混合可燃?xì)怏w從點(diǎn)燃、燃燒到燒完有一個時間過程，最佳點(diǎn)火提前角的作用就是在各種不同工況下使氣體膨脹趨勢最大段處于活塞做功下降行程。這樣效率最高，震動最小，溫升最低。 * *點(diǎn)火過早，會造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，點(diǎn)火過早，會造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷、噪聲和震動加劇，這是應(yīng)該防止的。熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷、噪聲和震動加劇，這是應(yīng)該防止的。點(diǎn)火過遲，發(fā)動機(jī)無力，功效率低，油耗大，排氣聲大。點(diǎn)火過遲，發(fā)動機(jī)無力，功效率低，油耗大，

12、排氣聲大。不論點(diǎn)火過早或過遲，都會影響轉(zhuǎn)速的提升。不論點(diǎn)火過早或過遲，都會影響轉(zhuǎn)速的提升。 * *最佳點(diǎn)火角受很多因素影響，如果要發(fā)動機(jī)工作在最佳點(diǎn)火角受很多因素影響，如果要發(fā)動機(jī)工作在理想狀態(tài)下，以下因素必須考慮：理想狀態(tài)下，以下因素必須考慮： 1)1)缸溫缸壓。越高燃燒越快，點(diǎn)火提前角要越小。影響缸缸溫缸壓。越高燃燒越快，點(diǎn)火提前角要越小。影響缸溫缸壓的因素有：發(fā)動機(jī)壓縮比、氣溫、缸溫、負(fù)荷。大溫缸壓的因素有：發(fā)動機(jī)壓縮比、氣溫、缸溫、負(fù)荷。大家的車在氣溫變化的季節(jié)有不同表現(xiàn)正緣于此。家的車在氣溫變化的季節(jié)有不同表現(xiàn)正緣于此。 2)2)汽油辛烷值。也就是汽油牌號，越高抗爆震能力越汽油辛烷值

13、。也就是汽油牌號，越高抗爆震能力越強(qiáng)，相應(yīng)允許更大的點(diǎn)火提前角。強(qiáng)，相應(yīng)允許更大的點(diǎn)火提前角。 3)3)燃?xì)饣旌媳?。過濃過稀燃燒速度皆慢，需增加點(diǎn)火燃?xì)饣旌媳?。過濃過稀燃燒速度皆慢，需增加點(diǎn)火提前角。這個主要看節(jié)氣門開度、海拔高度。提前角。這個主要看節(jié)氣門開度、海拔高度。 對于對于難以預(yù)料的情況，有些車還加裝了爆震傳感器，發(fā)難以預(yù)料的情況，有些車還加裝了爆震傳感器，發(fā)生爆震時自動降低點(diǎn)火提前角。生爆震時自動降低點(diǎn)火提前角。 顯然，要完成如此復(fù)雜的運(yùn)算，靠傳統(tǒng)的模擬顯然，要完成如此復(fù)雜的運(yùn)算，靠傳統(tǒng)的模擬點(diǎn)火器是難以勝任的。只有微電腦點(diǎn)火器，才能高點(diǎn)火器是難以勝任的。只有微電腦點(diǎn)火器，才能高速、

14、精確、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角。速、精確、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角。2、急燃期（速燃期，明顯燃燒期，明顯燃燒期，火焰?zhèn)鞑ルA段火焰?zhèn)鞑ルA段） 急燃期從火焰中心開始傳播到遍及幾乎整個燃燒急燃期從火焰中心開始傳播到遍及幾乎整個燃燒室，燃燒完絕大部分燃料的一段時間。室，燃燒完絕大部分燃料的一段時間。 *從火焰中心形成到示功圖上的壓力達(dá)到最高點(diǎn)（點(diǎn)（點(diǎn)3 3）為止稱為急燃期。 * *在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心出現(xiàn)后，與其臨近的一在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心出現(xiàn)后，與其臨近的一薄層混合氣首先燃燒即形成極薄的火焰層，稱為薄層混合氣首先燃燒即形成極薄的火焰層，稱為火焰前火焰前鋒。鋒。* *火焰前鋒向前推進(jìn)的法向

15、移動速度，稱為火焰?zhèn)鞑ニ俣取；鹧媲颁h向前推進(jìn)的法向移動速度，稱為火焰?zhèn)鞑ニ俣取? *火焰?zhèn)鞑ニ俣龋很囉靡话慊鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋很囉靡话?060m/s3060m/s。 正常燃燒正常燃燒絕大部分燃料在這一階段燃燒，活塞又靠近上止絕大部分燃料在這一階段燃燒，活塞又靠近上止點(diǎn)，所以氣缸壓力急劇上升。用壓力升高率來表點(diǎn)，所以氣缸壓力急劇上升。用壓力升高率來表示：示：MPa/MPa/（） 32323pppp p3 3、p p2 2第二階段起點(diǎn)和終點(diǎn)的壓力（第二階段起點(diǎn)和終點(diǎn)的壓力（MPaMPa）2第二階段終點(diǎn)和起點(diǎn)相對上止點(diǎn)的第二階段終點(diǎn)和起點(diǎn)相對上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角汽油機(jī)汽油機(jī)p/p/=0.2=0.20.

16、4MPa/0.4MPa/（）(CA) 用壓力升高率來表示發(fā)動機(jī)工作粗暴程度。用壓力升高率來表示發(fā)動機(jī)工作粗暴程度。明顯燃明顯燃燒期愈短，愈靠近上止點(diǎn)，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動力性越燒期愈短，愈靠近上止點(diǎn)，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動力性越好好，但可能導(dǎo)致但可能導(dǎo)致p/p/過高，噪聲、振動大，工作過高，噪聲、振動大，工作粗暴，對排污不利。粗暴，對排污不利。 一般明顯燃燒期占一般明顯燃燒期占20204040度曲軸轉(zhuǎn)角，最高壓力度曲軸轉(zhuǎn)角，最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12121515度。度。p/=0.175p/=0.1750.25MPa/0.25MPa/（） 為宜。為宜。注意：注意：（1 1）急燃期短，放熱集）

17、急燃期短，放熱集中在活塞位于上止點(diǎn)附近，中在活塞位于上止點(diǎn)附近，熱量利用較好。熱量利用較好。但可能導(dǎo)但可能導(dǎo)致壓力升高率值過高，工致壓力升高率值過高，工作粗暴。作粗暴。（2 2）應(yīng)避免最大壓力點(diǎn)）應(yīng)避免最大壓力點(diǎn)3 3到達(dá)時刻過早。到達(dá)時刻過早。（3 3）點(diǎn)）點(diǎn)3 3的位置可通過點(diǎn)的位置可通過點(diǎn)火提前角來調(diào)整?；鹛崆敖莵碚{(diào)整。后燃期（補(bǔ)燃期） 后燃期從最高燃燒壓力點(diǎn)（急燃期終點(diǎn)）起后燃期從最高燃燒壓力點(diǎn)（急燃期終點(diǎn)）起至燃料燃燒點(diǎn)為止的一段時間。至燃料燃燒點(diǎn)為止的一段時間。指明顯燃燒期以后在膨脹過程中的燃燒。注意：注意：為提高熱效率，改善排放指標(biāo)，應(yīng)盡可能縮短為提高熱效率，改善排放指標(biāo)，應(yīng)盡可

18、能縮短后燃期。后燃期。示功圖上的點(diǎn)表示燃燒室主要容積已被火焰充滿，浩瀚燃燒速率開始降低，加上活塞向下止點(diǎn)加速移動，汽缸中壓力從點(diǎn)開始下降。此階段參加燃燒的燃料主要有：火焰前鋒面過后，后面未及燃燒的燃料（燃燒室邊緣和縫隙）再燃燒。貼附在缸壁未燃混合氣層的部分燃燒。壁面溫度低，對火焰具有熄火作用，這樣在壁面存在大量未燃烴，在隨后的膨脹中部分未燃烴繼續(xù)燃燒。高溫分解的和2O的離解嚴(yán)重（燃燒產(chǎn)物（H2、O2、CO），膨脹溫度下降后又部分復(fù)合（重新氧化）而放出熱量，也當(dāng)作后燃。在膨脹中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，熱能不能充分利用，使i，Me，ge，且排氣溫度，散熱量。過長會造成發(fā)動機(jī)過熱，排氣管“放炮”。 希望補(bǔ)燃

19、期盡可能短，后燃放熱量盡可能少。 （1 1）滯燃期和后燃期內(nèi)的放熱量較少，對循環(huán)熱效）滯燃期和后燃期內(nèi)的放熱量較少，對循環(huán)熱效率影響不大；率影響不大； （2 2）急燃期的放熱量最多，其放熱量及對應(yīng)的活塞）急燃期的放熱量最多，其放熱量及對應(yīng)的活塞位置，對循環(huán)熱效率有著決定性影響。位置，對循環(huán)熱效率有著決定性影響?？偨Y(jié)：總結(jié)： 1.上述三個階段中,火焰?zhèn)鞑テ谒俣葘起決定性的作用。 要在工作柔和的條件下，盡可能地提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取?2衡量發(fā)動機(jī)工作粗暴程度的指標(biāo)明顯燃燒期內(nèi)的平均壓力升高率P/， 即曲軸每轉(zhuǎn)1度時，缸內(nèi)氣體壓力的平均升高量： P/=（P3-P2)/(3-2） kPa/0CA 一般使

20、火焰中心形成點(diǎn)出現(xiàn)在TDC前12-150CA，缸內(nèi)最高壓力點(diǎn)出現(xiàn)在TDC后12-150CA。 P/=175 245kPa/0CA二、汽油機(jī)的非正常燃燒過程 壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅波動，上止點(diǎn)附近的壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅波動，上止點(diǎn)附近的dp/dtdp/dt值急劇波動，如果在正?；鹧驿h面到達(dá)前，其焰前反值急劇波動，如果在正?；鹧驿h面到達(dá)前，其焰前反應(yīng)已完成而發(fā)生自然，引起爆炸性燃燒，稱為非正常應(yīng)已完成而發(fā)生自然，引起爆炸性燃燒，稱為非正常燃燒。燃燒。常見的不正常燃燒常見的不正常燃燒:爆燃爆燃和和表表面點(diǎn)火面點(diǎn)火。（一）爆燃 (一)現(xiàn)象 1.缸內(nèi)出現(xiàn)尖銳的金屬敲擊聲（金屬振音、敲缸金屬振音、敲缸(30

21、00-(3000-7000Hz)7000Hz)） 2.在輕微爆燃時，發(fā)動機(jī)功率略有增加；在強(qiáng)烈爆燃時，發(fā)在輕微爆燃時，發(fā)動機(jī)功率略有增加；在強(qiáng)烈爆燃時，發(fā)動機(jī)功率下降，工作不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速下降，伴有較大振動；動機(jī)功率下降，工作不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速下降，伴有較大振動； 油膜破壞,機(jī)件磨損加??； 3.燃燒室、冷卻系（冷卻水、潤滑油）過熱，排溫增加； 4.Ne下降、ge升高； 5.排污增加，嚴(yán)重時排氣冒黑煙； 6.壓力線出現(xiàn)爆震波。 氣缸蓋溫度上升。氣缸蓋溫度上升。爆燃時的示功圖爆燃時的示功圖注意：注意：（1 1）當(dāng)發(fā)生輕微爆燃時，一般聽不到金屬敲擊聲，）當(dāng)發(fā)生輕微爆燃時，一般聽不到金屬敲擊聲，其熱效率還有所提

22、高；其熱效率還有所提高；（2 2）從循環(huán)熱效率考慮，最佳點(diǎn)火提前角是不發(fā)出）從循環(huán)熱效率考慮，最佳點(diǎn)火提前角是不發(fā)出敲擊聲的輕微爆燃位置，但在實(shí)際工作中難于掌握和敲擊聲的輕微爆燃位置，但在實(shí)際工作中難于掌握和控制。控制。1、爆燃及其危害（1 1）壓力曲線出現(xiàn)高頻大振）壓力曲線出現(xiàn)高頻大振幅波動；幅波動；（2 2）爆燃過程接近等容燃燒；）爆燃過程接近等容燃燒；（3 3）氣缸內(nèi)各處壓力的分布）氣缸內(nèi)各處壓力的分布不平衡，從而形成壓力脈沖，不平衡，從而形成壓力脈沖，并以波的形式向外傳播。并以波的形式向外傳播。（二）原因（二）原因 *正常燃燒：有火焰前鋒，且逐層向外傳，直至燃燒完畢。 *爆燃：在火焰前

23、鋒到達(dá)之前,末端混合氣的溫度、壓力超過其臨界溫度、壓力而自燃，形成新的火焰中心,火焰?zhèn)鞑ニ俣燃哟?100300m/s(輕微爆燃)高達(dá)8001000m/s（強(qiáng)烈爆燃伴隨沖擊波）),迅速將燃料消耗完；缸內(nèi)局部壓力、溫度急劇升高,壓力來不及平衡,形成沖擊波（激波）,沖擊波反復(fù)撞擊缸壁,（激波來回反射，在示功圖上形成鋸齒形）發(fā)出尖銳的敲缸聲。 *重載爬坡、急加速時易爆震，換低擋以提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可消除爆震。汽油機(jī)的汽油機(jī)的爆燃爆燃現(xiàn)象同柴油機(jī)的現(xiàn)象同柴油機(jī)的工作粗暴性工作粗暴性的比較：的比較：燃燒本質(zhì)一致，均為可燃混合氣自然結(jié)果；燃燒本質(zhì)一致，均為可燃混合氣自然結(jié)果；兩者在發(fā)生時間和缸內(nèi)狀態(tài)方面互有差異

24、。兩者在發(fā)生時間和缸內(nèi)狀態(tài)方面互有差異。對汽油機(jī)是優(yōu)良的燃料，卻是柴油機(jī)的最差對汽油機(jī)是優(yōu)良的燃料，卻是柴油機(jī)的最差燃料；反之亦然。燃料；反之亦然。（三）危害（三）危害1、發(fā)動機(jī)過熱，機(jī)件燒損汽油機(jī)燃燒終了的溫度為20002500，由于冷卻水和氣體附面層的作用，活塞頂、燃燒室壁和缸壁的溫度保持在200300 。爆燃沖擊波破壞燃燒室內(nèi)附面層和局部高溫，使氣缸蓋、活塞等發(fā)生局部金屬變軟、熔化和燒損；燃?xì)庀蚶鋮s水傳熱，排氣溫度下降。發(fā)動機(jī)過熱，使?jié)櫥Ч儾?，使磨損加劇。2、零件的應(yīng)力增大，機(jī)件過載壓力增長率和最高燃燒壓力增加；沖擊負(fù)荷大，機(jī)件的機(jī)械負(fù)荷增加，使機(jī)件變形損壞。噪聲增大。3、輸出功率、

25、熱效率降低爆燃接近等容燃燒，本是希望的輕微爆燃，功率和熱效率有所提高強(qiáng)爆燃，壓力脈沖高頻振音，破壞氣缸壁面的層流邊界層，使氣缸壁面的傳熱增加，冷卻損失增加，輸出功率降低高溫裂解使燃燒產(chǎn)物分解為CO、H2、O2、NO及游離碳增多，排氣冒煙嚴(yán)重。 CO、H2、O2等膨脹過程中重新燃燒，使排溫增高，熱效率下降4、積碳增多高溫裂解產(chǎn)生的碳粒形成積炭，5、Me下降、ge上升另外，2、影響爆燃的因素 設(shè)從火焰中心開始形成起至正?；鹧?zhèn)鞑サ侥┒嘶煸O(shè)從火焰中心開始形成起至正?；鹧?zhèn)鞑サ侥┒嘶旌蠚鉃橹顾璧臅r間為合氣為止所需的時間為t t1 1； 設(shè)從火焰中心開始形成起至末端混合氣自然著火設(shè)從火焰中心開始形成起

26、至末端混合氣自然著火所需的時間為所需的時間為t t2 2。 則當(dāng)則當(dāng)t t1 1t t2 2時，不會發(fā)生爆燃，當(dāng)時，不會發(fā)生爆燃，當(dāng)t t1 1t t2 2時，就會發(fā)時，就會發(fā)生爆燃。生爆燃。 可以認(rèn)為，凡是縮短可以認(rèn)為，凡是縮短t t1 1，或延長，或延長t t2 2，均可抑制和消，均可抑制和消除爆燃；反之，使爆燃傾向增加。除爆燃；反之，使爆燃傾向增加。 爆燃受到燃料（分子結(jié)構(gòu)、添加劑等）的影響，還爆燃受到燃料（分子結(jié)構(gòu)、添加劑等）的影響，還與汽油機(jī)結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)轉(zhuǎn)條件有關(guān)。與汽油機(jī)結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)轉(zhuǎn)條件有關(guān)。 1、燃料因素 汽油機(jī)的壓縮比，應(yīng)適應(yīng)汽油辛烷值的要求。 2、使用因素 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加，

27、進(jìn)氣速度加快，壓縮終了氣體的紊流度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，爆燃程度減弱；氣缸殘余廢氣多，會使混合氣自燃溫度提高，著火延遲期加長，可減弱爆燃； 過量空氣系數(shù)在0.850.95時，自燃溫度低，著火延遲期短，爆燃最嚴(yán)重；BTDC大，易爆燃；缸內(nèi)積碳使熱阻加大，壁面溫度升高，實(shí)際壓縮比增加，爆燃加重。影響混合氣的溫度和壓力 3、結(jié)構(gòu)因素 燃燒室結(jié)構(gòu)能使壓縮終了氣體紊流速度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，能避免爆燃；火花塞的位置和?shù)目使火焰行程縮短，可減少爆燃；使末端氣體接觸的燃燒室壁強(qiáng)冷卻，可減少爆燃；采用小直徑的氣缸，不易爆燃。（1）結(jié)構(gòu)型式的影響1 1）氣缸直徑）氣缸直徑2 2）火花塞位置）火花塞位置3

28、3）氣缸蓋與活塞材料）氣缸蓋與活塞材料4 4）燃燒室結(jié)構(gòu)）燃燒室結(jié)構(gòu)（2）運(yùn)轉(zhuǎn)條件的影響1 1）點(diǎn)火提前角的影響）點(diǎn)火提前角的影響隨著點(diǎn)火提前角增加，爆燃傾向增加。隨著點(diǎn)火提前角增加，爆燃傾向增加。） 點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角 點(diǎn)火提前角過小，燃燒延長到膨脹過程，最高壓力和溫度點(diǎn)火提前角過小，燃燒延長到膨脹過程，最高壓力和溫度下降，傳熱損失增大，熱效率下降，但爆燃傾向降低，下降，傳熱損失增大，熱效率下降，但爆燃傾向降低，NONOX X降降低。低。u點(diǎn)火提前角調(diào)整特性點(diǎn)火提前角調(diào)整特性當(dāng)節(jié)當(dāng)節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機(jī)功率和耗油率隨一定時，汽油機(jī)功率和耗油

29、率隨點(diǎn)火提前角改變而變化的規(guī)律。點(diǎn)火提前角改變而變化的規(guī)律。 點(diǎn)火提前角過大，大部分可點(diǎn)火提前角過大，大部分可燃混合氣在壓縮過程燃燒，消耗燃混合氣在壓縮過程燃燒，消耗的壓縮功增大，且最高壓力升高，的壓縮功增大，且最高壓力升高，末端混合氣燃燒前的溫度升高，末端混合氣燃燒前的溫度升高，爆燃傾向增大。爆燃傾向增大。） 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加時轉(zhuǎn)速增加時, ,氣缸中紊流增氣缸中紊流增強(qiáng)強(qiáng), ,火焰速度增加火焰速度增加, ,以秒計燃燒以秒計燃燒過程縮短過程縮短, ,但由于循環(huán)時間亦縮但由于循環(huán)時間亦縮短短, ,一般燃燒過程相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)一般燃燒過程相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角增加角增加, ,所以應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。所以應(yīng)增大點(diǎn)

30、火提前角。綜合結(jié)果是，綜合結(jié)果是，轉(zhuǎn)速增加時，轉(zhuǎn)速增加時，火焰速度也增強(qiáng)，爆燃傾向降火焰速度也增強(qiáng)，爆燃傾向降低。低。）負(fù)荷）負(fù)荷 負(fù)荷負(fù)荷 節(jié)氣門開度節(jié)氣門開度 進(jìn)入氣缸的混合氣進(jìn)入氣缸的混合氣 殘余廢氣量基本不變殘余廢氣量基本不變廢氣的比例相對廢氣的比例相對混混合氣稀釋程度合氣稀釋程度 火焰速度火焰速度燃燒惡化燃燒惡化 故在怠速時應(yīng)供給較濃的混合氣故在怠速時應(yīng)供給較濃的混合氣負(fù)荷負(fù)荷每循環(huán)時間每循環(huán)時間 傳熱損失傳熱損失經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性降低，這時需要增大點(diǎn)火提前角降低，這時需要增大點(diǎn)火提前角負(fù)荷負(fù)荷 缸內(nèi)缸內(nèi)p p ，T T 爆燃趨勢爆燃趨勢 。負(fù)荷減小，爆燃傾向較小。負(fù)荷減小，爆燃傾向較小。

31、）混合氣濃度）混合氣濃度=0.8-0.9=0.8-0.9時時, ,由于燃燒溫度最高，火焰由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁?，壓力升高率大，動力性好，傳播速度最快，壓力升高率大，動力性好，但爆燃傾向增大但爆燃傾向增大=1.03-1.15=1.03-1.15時，由于燃燒完全，經(jīng)濟(jì)時，由于燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性最好，但溫度高和富氧，性最好，但溫度高和富氧，NONOx x上升上升11時時 , ,燃燒不完全，所以燃燒不完全，所以COCO排放量增排放量增大大0.81.21.2時火焰速度慢，部分燃時火焰速度慢，部分燃料可能來不及燃燒，因而經(jīng)濟(jì)性差，料可能來不及燃燒，因而經(jīng)濟(jì)性差，HCHC排排量增大量增大在在0.8

32、0.9時，爆燃傾向最大，過濃或過稀的混合氣都有助于減小爆燃。時，爆燃傾向最大，過濃或過稀的混合氣都有助于減小爆燃。5 5）燃燒室沉積物的影響）燃燒室沉積物的影響 綜合效果是，沉積物的存在使爆燃傾向增加。綜合效果是，沉積物的存在使爆燃傾向增加。（3）防止爆燃的措施推遲點(diǎn)火縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，合理布置火花塞及燃燒室；選擇合適的壓縮比，設(shè)計容積分布適宜、火花塞位選擇合適的壓縮比，設(shè)計容積分布適宜、火花塞位置恰當(dāng)和結(jié)構(gòu)緊湊的燃燒室等置恰當(dāng)和結(jié)構(gòu)緊湊的燃燒室等終燃混合氣的冷卻，遠(yuǎn)離火花塞的可燃混合氣冷卻充分增加流動，火焰?zhèn)鞑ヌ崴?，改善混合氣的散熱燃燒室掃氣（加大進(jìn)排氣重疊期）的冷卻（五）表面點(diǎn)火（五）表面

33、點(diǎn)火 定義：在火花點(diǎn)火式汽油機(jī)中，凡是不依靠火花塞點(diǎn)火，而是由熾熱表面（如過熱的火花塞電極、排氣門、沉積物）點(diǎn)燃混合氣而引起的不正常燃燒的現(xiàn)象。常發(fā)生于壓縮比d的強(qiáng)化汽油機(jī)。早燃或早火早燃或早火在火花塞跳火在火花塞跳火 之前之前后燃或后火后燃或后火在火花塞跳火在火花塞跳火 之后之后分分正常（非爆燃性）表面點(diǎn)火正常（非爆燃性）表面點(diǎn)火激爆（爆燃性表面點(diǎn)火）激爆（爆燃性表面點(diǎn)火） 1、非爆燃性表面點(diǎn)火-火焰以正常速度傳播1）后火）后火在在熾熱點(diǎn)的溫度較低時，熾熱點(diǎn)的溫度較低時，點(diǎn)火點(diǎn)火后，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，后，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，熾熱熾熱點(diǎn)點(diǎn)燃其余混合氣，即點(diǎn)點(diǎn)燃其余混合氣，即熾熱表熾熱表面在火焰到

34、達(dá)前點(diǎn)燃混合氣，面在火焰到達(dá)前點(diǎn)燃混合氣，其火焰前鋒以正常速度向未燃其火焰前鋒以正常速度向未燃?xì)怏w推進(jìn)。斷火后發(fā)動機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)氣體推進(jìn)。斷火后發(fā)動機(jī)續(xù)轉(zhuǎn)就是這種現(xiàn)象。后火對發(fā)動機(jī)就是這種現(xiàn)象。后火對發(fā)動機(jī)影響不大。影響不大。2）早火 熾熱點(diǎn)溫度較高時，在點(diǎn)火前，熾熱點(diǎn)溫度較高時，在點(diǎn)火前，熾熱點(diǎn)就熾熱點(diǎn)就點(diǎn)燃混合氣。由于混點(diǎn)燃混合氣。由于混合氣在進(jìn)氣、壓縮行程中長期合氣在進(jìn)氣、壓縮行程中長期受到受到熾熱表面加熱，熾熱表面加熱，點(diǎn)燃區(qū)域點(diǎn)燃區(qū)域較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，壓力較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，壓力升高率較大，發(fā)動機(jī)易過熱。升高率較大，發(fā)動機(jī)易過熱。早火的危害早火的危害 壓縮負(fù)功， 缸內(nèi)溫度， 與缸壁接觸

35、面積, 散熱量, 有效功率。 另外高溫、高壓加重了活塞連桿組的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷,使用壽命。汽油機(jī)早火特征：汽油機(jī)早火特征： 早火的外部表現(xiàn)與爆燃相似，不僅有強(qiáng)烈的敲缸聲早火的外部表現(xiàn)與爆燃相似，不僅有強(qiáng)烈的敲缸聲（較沉悶），而且壓力升高率較大，使壓縮行程末期（較沉悶），而且壓力升高率較大，使壓縮行程末期的負(fù)功很大并增加了發(fā)動機(jī)機(jī)件的負(fù)荷，從而引起活的負(fù)功很大并增加了發(fā)動機(jī)機(jī)件的負(fù)荷，從而引起活塞、連桿的損壞以及氣門、火花塞、活塞的過熱。塞、連桿的損壞以及氣門、火花塞、活塞的過熱。早火與爆燃兩種不正常燃燒現(xiàn)象的比較：早火與爆燃兩種不正常燃燒現(xiàn)象的比較：a a、早火是燃燒室內(nèi)的熾熱點(diǎn)或熾熱表面引燃

36、混合氣、早火是燃燒室內(nèi)的熾熱點(diǎn)或熾熱表面引燃混合氣所致，一般發(fā)生于火花點(diǎn)火之前，且無壓力波產(chǎn)生；所致，一般發(fā)生于火花點(diǎn)火之前，且無壓力波產(chǎn)生；b b、爆燃是在電火花點(diǎn)火以后末端混合氣的自然現(xiàn)象，、爆燃是在電火花點(diǎn)火以后末端混合氣的自然現(xiàn)象，且有壓力波產(chǎn)生。且有壓力波產(chǎn)生。爆燃爆燃早燃缸內(nèi)熾熱表面產(chǎn)生缸內(nèi)熾熱表面產(chǎn)生缸內(nèi)溫度、壓力升高缸內(nèi)溫度、壓力升高 非爆燃性表面點(diǎn)火大體是發(fā)動機(jī)長時間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)引起的。 .激爆（爆燃性表面點(diǎn)火） 激爆燃燒室沉積物引起的爆燃性熾熱點(diǎn)火。早火與爆燃相互促進(jìn)，早火與爆燃相互促進(jìn)，就形成了激爆。就形成了激爆。形成過程：形成過程：發(fā)動機(jī)低速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，燃燒室表面極易形成導(dǎo)熱性很差的沉積物。熾熱面點(diǎn)火后火焰以爆燃速度傳播。沉積物被高溫火焰包圍，急劇氧化而白熾化，將混合氣點(diǎn)燃。壓力升高率達(dá)正常燃燒的5倍，最高壓力高