發(fā)動機(jī)原理-§3汽油機(jī)燃燒

1、2汽車發(fā)動機(jī)原理 第三章 汽油機(jī)混合氣形成和燃燒 3-1 3-1 汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程 一、汽油機(jī)正常燃燒一、汽油機(jī)正常燃燒 二、汽油機(jī)不正常燃燒二、汽油機(jī)不正常燃燒 3-2 3-2 汽油機(jī)燃燒室汽油機(jī)燃燒室 一、燃燒室設(shè)計的基本原則一、燃燒室設(shè)計的基本原則 二、典型燃燒室二、典型燃燒室3第三章第三章 汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3-13-1汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程 由于燃料性質(zhì)、混合氣形成方式和著火方式的不同，汽由于燃料性質(zhì)、混合氣形成方式和著火方式的不同，汽油機(jī)的燃燒過程與柴油機(jī)的燃燒過程有較大的區(qū)別：油機(jī)的燃燒過程與柴油機(jī)的燃燒過程有較大的區(qū)別： 汽油機(jī)

2、燃燒過程屬于預(yù)混合燃燒，具有定容燃燒的性汽油機(jī)燃燒過程屬于預(yù)混合燃燒，具有定容燃燒的性質(zhì)。燃燒持續(xù)時間較短（約質(zhì)。燃燒持續(xù)時間較短（約25254040CACA，柴：，柴：50507070CACA）。）。 由于爆燃的限制，壓縮比不能過高。導(dǎo)致燃燒過程熱由于爆燃的限制，壓縮比不能過高。導(dǎo)致燃燒過程熱效率低，排氣溫度高。（膨脹不充分）效率低，排氣溫度高。（膨脹不充分） 由于接近定容燃燒，因此，燃燒最高溫度較高；同時，由于接近定容燃燒，因此，燃燒最高溫度較高；同時，由于過量空氣系數(shù)較小，不完全燃燒現(xiàn)象容易出現(xiàn)，排氣污由于過量空氣系數(shù)較小，不完全燃燒現(xiàn)象容易出現(xiàn)，排氣污染比染比柴油機(jī)嚴(yán)重。柴油機(jī)嚴(yán)重。4

3、 圖圖3-13-1汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程 滯燃期滯燃期 急燃期急燃期 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 1 1開始點(diǎn)火開始點(diǎn)火 2 2形成火焰中心形成火焰中心 3 3最高壓力點(diǎn)最高壓力點(diǎn) 一、一、 汽油機(jī)正常燃燒汽油機(jī)正常燃燒 當(dāng)汽油機(jī)壓縮行程接近終了時，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混當(dāng)汽油機(jī)壓縮行程接近終了時，火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混合氣，形成火焰中心，火焰按一定速度連續(xù)傳播到整個燃燒合氣，形成火焰中心，火焰按一定速度連續(xù)傳播到整個燃燒室的空間，這種燃燒現(xiàn)室的空間，這種燃燒現(xiàn)象稱為汽油機(jī)正常燃燒。象稱為汽油機(jī)正常燃燒。 在此期間，火焰前在此期間，火焰前鋒面向前推進(jìn)，使未燃鋒面向前推進(jìn)，使未燃混合氣受到壓縮和熱輻混合

4、氣受到壓縮和熱輻射，壓力、溫度急劇上射，壓力、溫度急劇上升。升。按其壓力變化的特按其壓力變化的特征，將燃燒過程人為的征，將燃燒過程人為的分為三個階段，即滯燃分為三個階段，即滯燃期、急燃期和補(bǔ)燃期。期、急燃期和補(bǔ)燃期。5 燃燒過程分析燃燒過程分析 1 1、滯燃期（著火延遲期或著火落后期）、滯燃期（著火延遲期或著火落后期） 從火花塞點(diǎn)火到火焰核心形成的階段。從火花塞點(diǎn)火到火焰核心形成的階段。即從火花塞點(diǎn)火即從火花塞點(diǎn)火( (點(diǎn)點(diǎn)1)1)至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時至氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時( (點(diǎn)點(diǎn)2)2)的時的時間或曲軸轉(zhuǎn)角。間或曲軸轉(zhuǎn)角。 火花塞點(diǎn)火，加速電極周圍的預(yù)混合

5、氣熱反應(yīng)速度，溫火花塞點(diǎn)火，加速電極周圍的預(yù)混合氣熱反應(yīng)速度，溫度、壓力升高而著火，形成火焰中心。度、壓力升高而著火，形成火焰中心。 特點(diǎn)特點(diǎn) 壓力、溫度按壓縮規(guī)律變化。壓力、溫度按壓縮規(guī)律變化。 對性能的影響對性能的影響 汽油機(jī)燃燒滯燃期對性能的影響不如柴油機(jī)大，主要影汽油機(jī)燃燒滯燃期對性能的影響不如柴油機(jī)大，主要影響示功圖的位置。響示功圖的位置。（應(yīng)力求縮短滯燃期，控制著火時間）（應(yīng)力求縮短滯燃期，控制著火時間）6 2 2、明顯燃燒期（急燃期）、明顯燃燒期（急燃期） 指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇上升（點(diǎn)指氣缸壓力線脫離壓縮線開始急劇上升（點(diǎn)2 2）到缸內(nèi)壓）到缸內(nèi)壓力達(dá)到最高點(diǎn)力達(dá)到最高

6、點(diǎn)( (點(diǎn)點(diǎn)3)3)。 這期間經(jīng)歷了火焰核心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€燃燒室。這期間經(jīng)歷了火焰核心形成到火焰?zhèn)鞅檎麄€燃燒室。 特點(diǎn)特點(diǎn) 是汽油機(jī)燃燒過程的主要階段。是汽油機(jī)燃燒過程的主要階段。燃燒掉絕大部分的可燃燒掉絕大部分的可燃混合氣（燃混合氣（80809090 ）; ; 燃燒速度（火焰?zhèn)鞑ニ俣龋┛欤ㄈ紵俣龋ɑ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋┛欤?05080m/s80m/s）; ; 缸內(nèi)溫度、壓力急劇上升，出現(xiàn)缸內(nèi)溫度、壓力急劇上升，出現(xiàn) 、 ，缸內(nèi)最，缸內(nèi)最高壓力可達(dá)高壓力可達(dá)3 35 5MPaMPa 。 對性能的影響對性能的影響 最高壓力最高壓力 到達(dá)的時刻（到達(dá)的時刻（點(diǎn)點(diǎn)3 3 ）對汽油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)）對汽油

7、機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性、工作性、工作粗暴等有重大影響。粗暴等有重大影響。Tmaxpmaxpmax7 3 3點(diǎn)位置：點(diǎn)位置： 3 3點(diǎn)的出現(xiàn)的時刻非常重要。點(diǎn)的出現(xiàn)的時刻非常重要。 太早：壓縮功太早：壓縮功 ，膨脹功，膨脹功 ，動力性，動力性 ，經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 、 、 ，機(jī)械負(fù)荷，機(jī)械負(fù)荷 熱負(fù)荷熱負(fù)荷 。 （壓力升高率代表發(fā)動機(jī)工作粗暴程度）壓力升高率代表發(fā)動機(jī)工作粗暴程度） 太遲：熱量利用率太遲：熱量利用率 。（。（加熱時刻遠(yuǎn)離上止點(diǎn)加熱時刻遠(yuǎn)離上止點(diǎn)） 還易造成排氣管還易造成排氣管“放炮放炮”，進(jìn)氣管，進(jìn)氣管“回火回火”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 一般一般 出現(xiàn)在上止點(diǎn)后出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12121515CA, C

8、A, MPa/degCAMPa/degCA 為宜為宜?？赏ㄟ^調(diào)整最佳點(diǎn)火提前角實(shí)現(xiàn)?？赏ㄟ^調(diào)整最佳點(diǎn)火提前角實(shí)現(xiàn)。ttpmaxTmaxppmax25. 0175. 0p8 3 3、補(bǔ)燃期、補(bǔ)燃期 從最高燃燒壓力點(diǎn)從最高燃燒壓力點(diǎn)3 3到燃燒結(jié)束稱為補(bǔ)燃期。到燃燒結(jié)束稱為補(bǔ)燃期。 特點(diǎn)特點(diǎn) 燃燒火焰前鋒面過后未燃燒的可燃混合氣，以及燃燃燒火焰前鋒面過后未燃燒的可燃混合氣，以及燃 燒室邊緣和縫隙中的未燃燒的可燃混合氣。燒室邊緣和縫隙中的未燃燒的可燃混合氣。 補(bǔ)燃期的燃燒與柴油機(jī)有所區(qū)別補(bǔ)燃期的燃燒與柴油機(jī)有所區(qū)別。（汽油機(jī)不象柴。（汽油機(jī)不象柴 油機(jī)隨噴隨燃，燃料在油機(jī)隨噴隨燃，燃料在 以后還有噴

9、入，補(bǔ)燃情以后還有噴入，補(bǔ)燃情 況要小得多。）況要小得多。） 對性能的影響對性能的影響 補(bǔ)燃期燃燒放出的熱量不能有效轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，使排氣溫度補(bǔ)燃期燃燒放出的熱量不能有效轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，使排氣溫度升高，熱效率下降。（升高，熱效率下降。（活塞下行，壓力降低活塞下行，壓力降低?要求：盡量縮短補(bǔ)燃期。要求：盡量縮短補(bǔ)燃期。pmax9二、汽油機(jī)不正常燃燒二、汽油機(jī)不正常燃燒 v 1.1.爆燃爆燃 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 爆燃時，缸內(nèi)出現(xiàn)特爆燃時，缸內(nèi)出現(xiàn)特別高的壓力和壓力升高率別高的壓力和壓力升高率 3 3 MPaMPa/ /CA CA 并出現(xiàn)高頻激振波并出現(xiàn)高頻激振波( (鋸齒鋸齒波波) )，敲擊氣缸和燃燒室，敲擊氣缸

10、和燃燒室 正常燃燒正常燃燒 爆燃爆燃壁面，壁面，除發(fā)生金屬敲擊聲除發(fā)生金屬敲擊聲 圖圖3-2 3-2 汽油機(jī)正常燃燒與爆燃的比較汽油機(jī)正常燃燒與爆燃的比較外，還會破壞缸壁上潤滑油膜，加劇運(yùn)動件的磨損。經(jīng)常敲外，還會破壞缸壁上潤滑油膜，加劇運(yùn)動件的磨損。經(jīng)常敲缸的發(fā)動機(jī)排氣溫度增加，冷卻水過熱，潤滑油老化加劇。缸的發(fā)動機(jī)排氣溫度增加，冷卻水過熱，潤滑油老化加劇。 maxddp10v 產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理 火花塞點(diǎn)火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正?；鸹ㄈc(diǎn)火后，火焰前鋒面呈球面波形狀以正常傳播速度（傳播速度（30307070m ms s）向周圍傳播，缸內(nèi)壓力和溫向周圍傳播，缸內(nèi)壓力和溫度急劇升高，末端

11、混合氣在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前度急劇升高，末端混合氣在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的結(jié)果產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的結(jié)果。v 末端可燃混合氣由于壓縮、加熱（傳熱、熱輻射）末端可燃混合氣由于壓縮、加熱（傳熱、熱輻射）的作用，加速了先期物、化反應(yīng)，形成一個或幾個新的作用，加速了先期物、化反應(yīng)，形成一個或幾個新的火焰中心，并以很快的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒔K燃混合氣的火焰中心，并以很快的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒔K燃混合氣燃燒完畢。燃燒完畢。 11 特點(diǎn)特點(diǎn) 火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?。火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?。輕微爆燃時輕微爆燃時100100300m/s,300m/s,強(qiáng)烈爆強(qiáng)烈爆 燃時可達(dá)燃時可達(dá)8008001000m/s1000m/s或以上或以

12、上; ; 燃燒最高溫度、壓力高。燃燒最高溫度、壓力高。燃?xì)馊細(xì)?40004000k; k; 局部最局部最 高壓力可達(dá)高壓力可達(dá)1010MPa;MPa; 3MPa/3MPa/CACA； 產(chǎn)生高頻壓力沖擊波。產(chǎn)生高頻壓力沖擊波。會發(fā)出金屬敲擊聲，也會破壞會發(fā)出金屬敲擊聲，也會破壞 層流氣膜和缸壁油膜，使傳熱損失層流氣膜和缸壁油膜，使傳熱損失 ，磨損，磨損 ，水溫，水溫 油溫油溫 ； 動力性動力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 ； 高溫分解現(xiàn)象嚴(yán)重，碳煙高溫分解現(xiàn)象嚴(yán)重，碳煙 ，CH , , CO , , 。TmaxddpxNO12v 影響爆燃的因素影響爆燃的因素v 燃料性質(zhì)燃料性質(zhì) 辛烷值高的燃料，抗爆燃能力

13、強(qiáng)。辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強(qiáng)。v 末端混合氣的壓力和溫度末端混合氣的壓力和溫度 末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。 例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆 燃易發(fā)生。提高冷卻強(qiáng)度，爆燃傾向減小。燃易發(fā)生。提高冷卻強(qiáng)度，爆燃傾向減小。 汽油機(jī)壓縮比的提高受到爆燃的限制。汽油機(jī)壓縮比的提高受到爆燃的限制。v 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 縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，有利于避縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，有利于避 免爆燃。免爆燃。 提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

14、（增加氣流運(yùn)動的紊流度）提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋ㄔ黾託饬鬟\(yùn)動的紊流度） 縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x（燃燒室結(jié)構(gòu)、火花塞位置等）縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x（燃燒室結(jié)構(gòu)、火花塞位置等） 13v 2 2、表面點(diǎn)火、表面點(diǎn)火v 凡是不靠電火花點(diǎn)火而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面凡是不靠電火花點(diǎn)火而是由燃燒室內(nèi)熾熱表面( (如排氣門如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等) )點(diǎn)燃混合氣點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點(diǎn)火。的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點(diǎn)火。v 根據(jù)被熾熱表面點(diǎn)燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁欠褚哉Ｋ俣雀鶕?jù)被熾熱表面點(diǎn)燃的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁欠褚哉Ｋ俣?傳播，表面點(diǎn)火可分為正常性表面（非爆燃性表面點(diǎn)火）傳

15、播，表面點(diǎn)火可分為正常性表面（非爆燃性表面點(diǎn)火） 和爆燃性表面點(diǎn)火。和爆燃性表面點(diǎn)火。 非爆燃性表面點(diǎn)火：火焰?zhèn)鞑ニ俣日７潜夹员砻纥c(diǎn)火：火焰?zhèn)鞑ニ俣日?早火（早燃）：發(fā)生在正常火焰形成之前。早火（早燃）：發(fā)生在正常火焰形成之前。 使：使： ，壓縮消耗功壓縮消耗功 ，工作粗暴，動力性工作粗暴，動力性 。 后火：發(fā)生在正?；鹧嫘纬芍?。后火：發(fā)生在正?；鹧嫘纬芍?。 對汽油機(jī)性能影響不大。對汽油機(jī)性能影響不大。 爆燃性表面點(diǎn)火（激爆）：可以是多點(diǎn)點(diǎn)燃爆燃性表面點(diǎn)火（激爆）：可以是多點(diǎn)點(diǎn)燃 混合氣劇烈燃燒，混合氣劇烈燃燒， ， 。ddpddpmaxp14v 防止表面點(diǎn)火的措施 減少或消除燃燒室

16、積炭 使用含膠質(zhì)少的燃料、潤滑油； 燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、光整等。 提高點(diǎn)火能量 降低壓縮比15v 三、運(yùn)轉(zhuǎn)因素對燃燒的影響三、運(yùn)轉(zhuǎn)因素對燃燒的影響v 1. .點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角 混合氣在氣缸內(nèi)完全燃燒需要一定的時間，為使最高混合氣在氣缸內(nèi)完全燃燒需要一定的時間，為使最高 燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12121515CACA，因此，點(diǎn)火時間，因此，點(diǎn)火時間 必須提前。必須提前。v點(diǎn)火提前角調(diào)整特性點(diǎn)火提前角調(diào)整特性 當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機(jī)功率和耗及混合氣濃度一定時，汽油機(jī)功率和耗油率隨點(diǎn)火提前角改變而變化的關(guān)系稱油率隨

17、點(diǎn)火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性，如圖為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性，如圖3-33-3。v不同工況下，點(diǎn)火提前角是不同的。不同工況下，點(diǎn)火提前角是不同的。 圖圖3-3 3-3 汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性16v 當(dāng)點(diǎn)火提前角當(dāng)點(diǎn)火提前角過大時：過大時： 壓縮消耗功壓縮消耗功 ，膨脹功膨脹功 ， ， ， ，工作粗暴，工作粗暴， 爆燃傾向加大。爆燃傾向加大。v 當(dāng)點(diǎn)火提前角當(dāng)點(diǎn)火提前角過小時：過小時： ， ，傳熱損失，傳熱損失 ，排溫，排溫 ，動力性，動力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 ， 爆燃傾向減小。爆燃傾向減小。 圖圖3-43-4為為 點(diǎn)火提前角不點(diǎn)火提前角不 同時的同時的p

18、-p- 圖圖 。 圖圖3-4 3-4 點(diǎn)火提前角不同時的點(diǎn)火提前角不同時的p p - -圖圖pmaxddpTmaxpmaxTmax17v2.混合氣濃度 混合氣對汽油機(jī)燃燒過程和性能有很大影響。改變混合氣對汽油機(jī)燃燒過程和性能有很大影響。改變 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)值時，火焰?zhèn)鞑ニ俣戎禃r，火焰?zhèn)鞑ニ俣?不同。不同。v 0.80.80.90.9時，時， ，Pz 、Tz 、 均達(dá)均達(dá) 到最高值，火焰?zhèn)鞑r間縮短，使爆燃傾向減小；到最高值，火焰?zhèn)鞑r間縮短，使爆燃傾向減??； 同時，缸內(nèi)壓力、溫度較高，使末端混合氣自燃發(fā)火同時，缸內(nèi)壓力、溫度較高，使末端混合氣自燃發(fā)火的準(zhǔn)備時間也縮短，又使爆燃傾向增大

19、。的準(zhǔn)備時間也縮短，又使爆燃傾向增大。 實(shí)踐證明，后者是影響的主要方面。因此，當(dāng)實(shí)踐證明，后者是影響的主要方面。因此，當(dāng)0.80.80.90.9時，爆燃傾向加大。時，爆燃傾向加大。v 1.031.031.101.10時時, ,燃燒最完全，經(jīng)濟(jì)性最好。燃燒最完全，經(jīng)濟(jì)性最好。ussuus,maxp18v 4.4.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速增加時，氣缸中紊流增強(qiáng)，火焰?zhèn)鞑ニ俎D(zhuǎn)速增加時，氣缸中紊流增強(qiáng)，火焰?zhèn)鞑ニ?度加快。度加快。v 著火延遲期的影響著火延遲期的影響 n n ：紊流紊流混合氣混合好混合氣混合好 （以（以s s計）計） 散熱損失散熱損失 （以（以s s計）計） 但但著火延遲期著火延遲期（以曲軸轉(zhuǎn)角

20、計）（以曲軸轉(zhuǎn)角計） v 所以，轉(zhuǎn)速增加時應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。所以，轉(zhuǎn)速增加時應(yīng)增大點(diǎn)火提前角。v 對爆燃的影響對爆燃的影響 n n ：紊流強(qiáng)度紊流強(qiáng)度 爆燃傾向爆燃傾向 。cpcTiius19v 3. 3.負(fù)荷負(fù)荷 汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)。汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)屬于量調(diào)節(jié)。 v 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 殘余殘余廢氣量相對廢氣量相對火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣让垦h(huán)每循環(huán) 經(jīng)歷時間經(jīng)歷時間傳熱損失傳熱損失 （燃燒后移、惡化）。（燃燒后移、惡化）。 所以，負(fù)荷減小時，需要增大點(diǎn)火提前角所以，負(fù)荷減小時，需要增大點(diǎn)火提前角。v 負(fù)荷負(fù)荷 ：缸內(nèi)缸內(nèi)P P ，T

21、T爆燃傾向爆燃傾向 。20v 5. .大氣狀態(tài)大氣狀態(tài) v G經(jīng)濟(jì)性，動力性。 但爆燃趨勢。v G經(jīng)濟(jì)性，動力性。 易發(fā)生氣阻，但爆燃趨勢。p00T21 3-2 3-2 汽油機(jī)燃燒室汽油機(jī)燃燒室 汽油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒過程的火焰?zhèn)鞑ァ⑷紵蜋C(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒過程的火焰?zhèn)鞑?、燃燒速率、爆燃及熱損失、充氣效率均有較大影響，進(jìn)而速率、爆燃及熱損失、充氣效率均有較大影響，進(jìn)而影響汽油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放。影響汽油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放。因此，燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)兼顧汽油機(jī)的各項性能。因此，燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)兼顧汽油機(jī)的各項性能。 一、燃燒室設(shè)計的基本原則：一、燃燒室設(shè)計的

22、基本原則：v 1 1、結(jié)構(gòu)盡量緊湊、結(jié)構(gòu)盡量緊湊 用燃燒室的面容比用燃燒室的面容比 F/V(F/V(燃燒室表面積與容積之燃燒室表面積與容積之比比) )來表征燃燒室的緊湊性。來表征燃燒室的緊湊性。v F/V F/V小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊：小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊： 火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃傾向減少，提高壓縮比；火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，爆燃傾向減少，提高壓縮比； 相對散熱面積小，熱損失小，循環(huán)熱效率高；相對散熱面積小，熱損失小，循環(huán)熱效率高； 缸壁激冷區(qū)域小，缸壁激冷區(qū)域小，HCHC排放量少。排放量少。22vL L型燃燒室與楔型燃燒室的對比：型燃燒室與楔型燃燒室的對比：vL L型燃燒室型燃燒室 不僅不僅F/VF/V大，

23、火焰?zhèn)鞑ゾ啻螅鹧鎮(zhèn)鞑ゾ嚯x遠(yuǎn)，進(jìn)、排氣通道彎道多。離遠(yuǎn)，進(jìn)、排氣通道彎道多。（只能在只能在6.26.27.07.0之間）之間）v楔型燃燒室（盆型的改進(jìn)）楔型燃燒室（盆型的改進(jìn)） 結(jié)構(gòu)緊湊，再加上高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)緊湊，再加上高強(qiáng)度的擠氣漩流，離火花塞較遠(yuǎn)處的擠氣漩流，離火花塞較遠(yuǎn)處成為擠氣區(qū)和混合氣很少的區(qū)成為擠氣區(qū)和混合氣很少的區(qū)域。域。 爆燃爆燃，（ 可達(dá)可達(dá)9.59.510.510.5）23v 2 2、火花塞位置適當(dāng)、火花塞位置適當(dāng) 火花塞位置不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度火花塞位置不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度的變化率也不同，從而影響汽油機(jī)的性能。的變化率也不同，從而影響汽油機(jī)的性能。v 火花塞盡

24、可能位于燃燒室中心，以縮短火火花塞盡可能位于燃燒室中心，以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；v 應(yīng)能利用新鮮混合氣充分掃除火花塞周圍應(yīng)能利用新鮮混合氣充分掃除火花塞周圍的殘余廢氣，使混合氣易于點(diǎn)燃；的殘余廢氣，使混合氣易于點(diǎn)燃；v 火花塞應(yīng)靠近排氣門處，使受火花塞應(yīng)靠近排氣門處，使受熾熱表面加熾熱表面加熱的混合氣及早燃燒，熱的混合氣及早燃燒，避免爆燃產(chǎn)生。避免爆燃產(chǎn)生。24v 3 3、燃燒室形狀合理分布燃燒室形狀合理分布（與火花塞位置相配合）v 燃燒室的容積分布若與火花塞位置相配合，決 定了燃燒的放熱規(guī)律、壓力升高率及工作穩(wěn)定性等。v 最有利的燃燒室容積分布是使燃燒初期放熱量少，壓力升高率小，發(fā)動

25、機(jī)工作柔和；中期放熱量 最多，以獲得較大 的循環(huán)功；后期補(bǔ) 燃較少，具有高的 熱效率（容積分布 由小到大，再由大到 小）。25v 4 4、具有高的充氣效率、具有高的充氣效率 進(jìn)氣口、進(jìn)氣道的布置應(yīng)盡進(jìn)氣口、進(jìn)氣道的布置應(yīng)盡量減小進(jìn)氣阻力。如量減小進(jìn)氣阻力。如楔型燃燒室可楔型燃燒室可安排直徑較大的進(jìn)氣門。安排直徑較大的進(jìn)氣門。 混合氣流經(jīng)處應(yīng)盡量光滑、混合氣流經(jīng)處應(yīng)盡量光滑、轉(zhuǎn)彎少。如半球型燃燒室的進(jìn)氣彎轉(zhuǎn)彎少。如半球型燃燒室的進(jìn)氣彎道少，且燃燒室弓高稍高（斜面積道少，且燃燒室弓高稍高（斜面積大），有利于布置較大面積的進(jìn)、大），有利于布置較大面積的進(jìn)、排氣門排氣門26 5 5、形成適當(dāng)?shù)奈闪鬟\(yùn)動

26、、形成適當(dāng)?shù)奈闪鬟\(yùn)動 燃燒室內(nèi)形成適當(dāng)強(qiáng)度的氣體流動，可以加快 火焰?zhèn)鞑?，增加末端混合氣冷卻；擴(kuò)大混合氣著火 界限，有利于燃燒更稀混合氣；減少 HC排放量。 如射流型燃燒室、碗型燃燒室，壓縮過程中形成 擠氣紊流，燃燒膨脹時形成燃燒紊流，火焰?zhèn)鞑ニ俣?和燃燒速度均提高， 可大大提高壓縮比（11左右）。 27 二、汽油機(jī)分層燃燒及其燃燒室二、汽油機(jī)分層燃燒及其燃燒室 傳統(tǒng)的燃燒均質(zhì)混合氣的汽油機(jī)，工作時混合氣濃度范圍傳統(tǒng)的燃燒均質(zhì)混合氣的汽油機(jī)，工作時混合氣濃度范圍窄，并經(jīng)常在窄，并經(jīng)常在A/FA/F1 14.74.7的濃混合氣下工作，是燃油消耗率高和的濃混合氣下工作，是燃油消耗率高和排污率大的根本原因。如果將混合氣的濃度變稀則受到著火濃排污率大的根本原因。如果將混合氣的濃度變稀則受到著火濃度界線的限制。度界線的限制。 實(shí)踐證明，火焰在實(shí)踐證明，火焰在A/FA/F6060的極稀混合氣中仍能傳播，但的極稀混合氣中仍能傳播，但它超出了著火濃度的界限而不能著火，只有在火花塞附近保持它超出了著火濃度的界限而不能著火，只有在火花塞附近保持A/FA/F1 12 21414的濃混合氣，才能形成穩(wěn)定的著火核心，并由此的濃混合氣，才能形成穩(wěn)定的著火核心，并由此向可燃混合氣傳播火焰。向可燃混合氣傳播火焰。 可見要實(shí)現(xiàn)稀混合氣的燃燒（例如可見要實(shí)現(xiàn)稀混