機(jī)械工程內(nèi)燃機(jī)精品課件05課件(第五章51-52)

1、1 第五章 內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成(xngchng)和燃燒 5-1缸內(nèi)的氣體流動(dòng) 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)，是影響點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒過(guò)程、壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料空氣混合(hnh)和燃燒過(guò)程的主要因素之一。 缸內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)包括渦流、擠流、滾流和湍流。 共四十六頁(yè)2 第五章 內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成(xngchng)和燃燒 一、進(jìn)氣渦流 1進(jìn)氣渦流:在進(jìn)氣過(guò)程形成的繞氣缸軸線有組織的氣流(qli)運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)氣渦流的大小取決于進(jìn)氣道的形狀及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 進(jìn)氣渦流在壓縮過(guò)程中逐漸衰減，一般情況下，在壓縮終了時(shí)進(jìn)氣渦流的初始動(dòng)量的25%-30%將衰減掉。研究表明：進(jìn)氣過(guò)程中所產(chǎn)生的旋流可以持續(xù)到燃燒膨脹行程。 進(jìn)氣結(jié)束時(shí)

2、，氣缸內(nèi)旋流速度小于某一半徑，切線速度隨半徑的增加而增大，速度分布呈現(xiàn)剛體流分布；而超過(guò)這一半徑，切線速度隨半徑的增加而減小，速度呈現(xiàn)勢(shì)流分布。共四十六頁(yè)3 第五章 內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成(xngchng)和燃燒柴油機(jī) 進(jìn)氣渦流主要(zhyo)用于增強(qiáng)噴油油束與空氣的混合，提高混合速率，有助于快速燃燒。汽油機(jī) 進(jìn)氣渦流主要用于增加火焰?zhèn)鞑ニ俾剩瑢?shí)現(xiàn)快速燃燒。 當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，大量空氣被迫進(jìn)入活塞頂?shù)娜紵覂?nèi)，此時(shí)剛體流明顯增強(qiáng)，勢(shì)力流明顯減弱，可以認(rèn)為此時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)為剛體流，即燃燒室中的氣流切向速度隨燃燒室半徑的增大而增加，燃燒室中心部分壓力低，外圍部分壓力高。共四十六頁(yè)4 第五章

3、 內(nèi)燃機(jī)混合氣的形成(xngchng)和燃燒2.進(jìn)氣渦流(wli)產(chǎn)生方法： 共四十六頁(yè)5 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng) 3.氣道評(píng)價(jià)方法 氣道質(zhì)量指標(biāo)在盡可能小的阻力(zl)下有足夠的渦流強(qiáng)度。 一般在穩(wěn)流氣道實(shí)驗(yàn)臺(tái)上評(píng)定渦流強(qiáng)度。用葉片風(fēng)速儀測(cè)量渦流轉(zhuǎn)速，或用角動(dòng)量矩直接測(cè)量渦流的角動(dòng)量，用流量計(jì)測(cè)量氣體流量。測(cè)量的方法為定壓差法，在不同的氣門升程下測(cè)量葉片的轉(zhuǎn)速和氣體流量。共四十六頁(yè)6 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng)-氣道試驗(yàn)臺(tái)共四十六頁(yè)7 Velocity distribution in the intake port and cylinder (Gasoline Engine)共四十六

4、頁(yè)8 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng) 二、擠流 在壓縮后期,活塞表面的某一部分和缸蓋彼此靠近時(shí)所產(chǎn)生的徑向或橫向氣流運(yùn)動(dòng)，稱為擠流； 當(dāng)活塞下行時(shí)，燃燒室中的氣體向外流到環(huán)形(hun xn)空間，產(chǎn)生膨脹流動(dòng)，稱為逆擠流。 擠流強(qiáng)度由擠氣面積和擠氣間隙大小決定。 通常采用縮口形燃燒室，其可充分利用較強(qiáng)的擠流和逆擠流。 緊湊型燃燒室都利用較強(qiáng)的擠流運(yùn)動(dòng)，以增強(qiáng)燃燒室內(nèi)的湍流強(qiáng)度，促進(jìn)混合氣快速燃燒。 利用逆擠流有助于將燃燒室內(nèi)的混合氣流出，使其進(jìn)一步和氣缸內(nèi)的空氣混合燃燒，對(duì)改善燃燒和降低排放十分有利。汽油機(jī)柴油機(jī)應(yīng)用共四十六頁(yè)9 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng) 壓縮(y su)渦流 在壓縮過(guò)程中形

5、成的有組織的空氣旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為壓縮渦流。 如渦流室柴油機(jī)在壓縮過(guò)程中，氣缸內(nèi)的空氣通過(guò)與渦流室相切的通道被壓入渦流室中，形成有組織的旋流運(yùn)動(dòng)。 這種壓縮渦流可促進(jìn)噴入渦流室中的燃料與空氣的混合。這種壓縮渦流的強(qiáng)弱由渦流室形狀、通道尺寸、位置和角度等決定的。共四十六頁(yè)10 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng) 三、滾流 定義：在進(jìn)氣過(guò)程中形成的繞氣缸軸線垂直線的有組織的空氣旋流。 應(yīng)用：滾流較適宜于在四氣門汽油機(jī)上使用，滾流在壓縮過(guò)程中其動(dòng)量衰減較少，當(dāng)活塞接近于上止點(diǎn)時(shí)，大尺度的滾流將破裂成眾多(zhngdu)小尺度的渦，使湍流強(qiáng)度和湍流動(dòng)能增加，提高火焰?zhèn)鞑ニ俾剩纳瓢l(fā)動(dòng)機(jī)性能。 共四十六頁(yè)11 V

6、elocity distribution in the intake port and cylinder (Gasoline Engine)共四十六頁(yè)12 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng) 四、斜軸(xi zhu)渦流 滾流與渦流的結(jié)合可形成斜軸渦流,它既有繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的橫向分量,也有繞氣缸軸線垂直線旋轉(zhuǎn)的縱向分量。 在四氣門汽油機(jī)中，在兩個(gè)進(jìn)氣道中的一個(gè)進(jìn)氣道中安裝旋流控制閥，通過(guò)改變旋流控制閥的開(kāi)度即可形成不同角度的斜軸渦流。 斜軸渦流可認(rèn)為是由進(jìn)氣渦流和滾流兩部分組成，可充分利用了兩者的優(yōu)點(diǎn),在上止點(diǎn)附近形成更強(qiáng)的湍流,提高混合氣（特別是稀混合氣）的燃燒速度。共四十六頁(yè)13 5-1缸內(nèi)的氣

7、體(qt)流動(dòng) 五、湍流 定義：在氣缸中形成隨機(jī)的（或無(wú)規(guī)則的）有旋的非定常氣體運(yùn)動(dòng)；可分為氣流流過(guò)固體表面的壁面湍流和同一流體不同流速層之間產(chǎn)生的自由湍流，內(nèi)燃機(jī)中的湍流主要是自由湍流。 湍流結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，內(nèi)燃機(jī)中可燃混合氣的湍流特性對(duì)燃燒速度和火焰(huyn)傳播有著十分重要的影響。 湍流可產(chǎn)生于進(jìn)氣過(guò)程，壓縮過(guò)程及燃燒過(guò)程。不規(guī)則性和隨機(jī)性是湍流的最主要特征，因此常用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)描述湍流特征參數(shù)。點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中湍流能促進(jìn)火焰面附近已燃?xì)怏w和未燃?xì)怏w的交換，擴(kuò)大火焰前鋒表面積，從而提高火焰?zhèn)鞑ニ俾省Ｔ诓裼蜋C(jī)中湍流可改善燃油（如壁面附近燃油）與空氣的混合。共四十六頁(yè)14 5-1缸內(nèi)的氣體(q

8、t)流動(dòng) 六、熱力(rl)混合 直接噴射式燃燒室內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)在壓縮上止點(diǎn)附近接近剛體流，即燃燒室中的氣流切向速度隨燃燒室半徑的增大而增加，燃燒室中心部分壓力低，外圍部分壓力高。 燃燒室內(nèi)的流體一方面受到離心力的作用向外運(yùn)動(dòng)，另一方面受到壓差作用推向燃燒室中心。對(duì)于液體油滴或燃油蒸汽，由于其密度比空氣大，離心力起主導(dǎo)作用，呈向外運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；對(duì)于已燃?xì)怏w，其密度比空氣小，向燃燒室中心的推力起主要作用，呈向內(nèi)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 這種在旋轉(zhuǎn)氣流中火焰向燃燒室中心運(yùn)動(dòng)，又將中心部分的新鮮空氣擠向外壁，促進(jìn)空氣與未燃燃料混合的作用稱為熱力混合作用。共四十六頁(yè)15 5-1缸內(nèi)的氣體(qt)流動(dòng)汽油機(jī)與柴油機(jī)相比(xi

9、n b)主要有如下特點(diǎn):共四十六頁(yè)16 汽油機(jī)和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣的燃燒基本上屬于預(yù)混燃燒。一、火花點(diǎn)火過(guò)程 （1）擊穿階段 火花塞電極電壓很高，10-15kV,擊穿電極間隙，形成一個(gè)很窄的圓柱狀離子化的氣體(qt)通道，溫度上升到60000k,壓力上升到幾十個(gè)MPa，產(chǎn)生一個(gè)向四周傳播的強(qiáng)烈激波，使粒子通道體積迅速膨脹，溫度、壓力迅速下降。峰值電流可達(dá)200A,時(shí)間很短，約10ns。（2）電弧放電階段 擊穿階段末期形成電極間的電流通道(電弧)，電弧放電電壓較低，為50-100V, 電流很高，電弧中心的溫度約6000k。此時(shí)火焰?zhèn)鞑ラ_(kāi)始。 5-2點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒火花放

10、電電壓和電流隨時(shí)間的變化 共四十六頁(yè)17 （3）輝光放電階段(jidun) 輝光放電階段的特征是電流低于200mA,在陰極上有大的電壓降（300-500V）,且溫度較高，離子化程度很低。絕大部分點(diǎn)火能量由此放出，但能量損失比電弧階段更大，氣體的最高平均溫度下降為3000k左右。 常用的點(diǎn)火系統(tǒng)供給能量為30-50mJ;遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混合氣點(diǎn)燃所需的能量（3mJ）。 （4）火核形成(點(diǎn)火成功）5-2點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒火花放電電壓和電流隨時(shí)間的變化 共四十六頁(yè)18 二、燃燒機(jī)理(j l) 燃燒過(guò)程包括：著火、燃燒 著火(也稱滯燃期) -是指可燃混合氣在一定壓力、溫度和濃度條件下，其氧化反

11、應(yīng)突然加速，以至出現(xiàn)火焰的現(xiàn)象。 燃燒-是指燃料與氧化劑進(jìn)行劇烈放熱的氧化反應(yīng)過(guò)程。 5-2點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒 1.燃燒方法分類-氣相燃燒、固相燃燒 氣相燃燒燃料以氣體狀態(tài)與空氣混合所進(jìn)行的燃燒； 固相燃燒固體燃料沒(méi)有揮發(fā)而在表面與空氣進(jìn)行燃燒； 汽油機(jī)和柴油機(jī)，均為液體燃料、氣相燃燒(反應(yīng)) 共四十六頁(yè)19 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒(rnsho)-燃燒機(jī)理 擴(kuò)散燃燒 燃料是一邊與空氣混合、一邊燃燒，由于混合過(guò)程比反應(yīng)速率慢，因此燃燒速率取決于混合速率，混合過(guò)程控制了燃燒速率，燃燒速率取決于擴(kuò)散速率。著火前燃料與空氣相互分離，著火后兩者邊混合邊燃燒（如煤氣灶、蠟燭(lzh)、

12、鍋爐、柴油機(jī)、液體燃料失火）；預(yù)混合燃燒 如果混合過(guò)程比燃燒反應(yīng)要快得多或者在火焰到達(dá)之前燃料與空氣已充分混合，這種可燃混合氣的燃燒稱之為預(yù)混燃燒。（如汽油機(jī)、瓦斯爆炸） 2.氣相燃燒分類：預(yù)混合燃燒、擴(kuò)散燃燒內(nèi)燃機(jī)中所有燃燒屬于兩種燃燒中的某一類、或兩種燃燒的組合。 汽油機(jī)和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣的燃燒基本上屬預(yù)混燃燒。 柴油機(jī)的大部分燃料是在著火后噴入氣缸的，處于一邊與空氣混合、一邊燃燒的情況下，由于混合過(guò)程比反應(yīng)速率慢，因此燃燒速率取決于混合速率。 共四十六頁(yè)20 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒(rnsho)-燃燒機(jī)理3.預(yù)混合(hnh)燃燒和擴(kuò)散燃燒的對(duì)比 擴(kuò)散燃燒 燃燒速度取決于混合

13、速度 （混合氣形成的影響極大）； a=1.2-6.8，穩(wěn)定稀燃； 濃度和溫度分布不均勻，易產(chǎn)生碳煙； 有焰燃燒； 無(wú)回火可能（因?yàn)檫M(jìn)的是空氣和進(jìn)氣壓力基本等于大氣壓）。 預(yù)混合燃燒 燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng) 速度（混合氣形成影響小）； a=0.8-1.2，難以稀燃；（a過(guò)量空氣系數(shù)） 濃度和溫度分布均勻，不易產(chǎn)生碳煙； 無(wú)焰燃燒； 有回火可能（因?yàn)檫M(jìn)的是混合氣和進(jìn)氣壓力低于大氣壓）。共四十六頁(yè)21 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒(rnsho)-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒 三、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒 1.正常燃燒過(guò)程(guchng)： 在正?；鹧驿h面到達(dá)前，未燃混合氣的焰前反應(yīng)均未達(dá)到自燃的程度，由不斷向

14、前推進(jìn)的火焰鋒面將其逐層引燃，直到火焰?zhèn)髦磷罱K燃燒的末端混合氣為止，把這種有序的燃燒稱為正常燃燒過(guò)程。 正常燃燒過(guò)程三個(gè)階段，滯燃期、急燃期和后燃期。共四十六頁(yè)22 火核順序點(diǎn)燃(din rn)周圍的混合氣，以球面波向外傳播；火焰前鋒面 火焰?zhèn)鞑ニ俣萔L火焰前鋒面在法線方向上相對(duì)(xingdu)于未燃混合氣的移動(dòng)速度。燃燒速率混合氣質(zhì)量為m，混合氣密度為m，火焰前鋒表面積為FL，則燃燒速率： dm/dt=VL FLm （kg/s） 放熱速率燃燒放熱量為qt，混合氣熱值為hu，則放熱速率： dqt/dt=VL FLmhu （kJ/s） 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)

15、23 21 2 3 41 2. 定容燃燒： 定容燃燒彈中燃燒與汽油機(jī)比較接近，通過(guò)研究定容燃燒彈的燃燒過(guò)程(guchng)，可得到如下結(jié)論： （1）火焰沿燃燒室不斷傳播，后續(xù)燃燒的混合氣壓力、密度將不斷增加，燃燒速率也不同。 （2）燃燒后各處的壓力、溫度不同?？拷鸹ㄈ遣糠只旌蠚庾罡摺＃?）火焰?zhèn)鞑?huì)引起壓縮-膨脹作用，所以燃燒初期與末期氣流運(yùn)動(dòng)方向及速度增長(zhǎng)相反的。 1 2 3 4 3 4 1 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)24 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-預(yù)混合燃燒的高速(o s)攝影共四十六頁(yè)25 3.點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程

16、5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)26 3.點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程 （1）滯燃期（著火階段(jidun)）:三種定義，有一定的差別 從點(diǎn)火開(kāi)始至缸內(nèi)壓力明顯脫離壓縮線所需的時(shí)間。 以跳火作為起點(diǎn)直到形成設(shè)定半徑火焰核心，開(kāi)始傳播一段時(shí)間。 從點(diǎn)火開(kāi)始至缸內(nèi)10%的燃料燃燒完畢所需的時(shí)間。 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒(rnsho)-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒 滯燃期影響因素： a.燃料的分子結(jié)構(gòu)和理化性能、混合氣成分. b.點(diǎn)火時(shí)缸內(nèi)氣體的壓力、溫度、氣流運(yùn)動(dòng)以及點(diǎn)火能量的大小。 c.過(guò)量空氣系數(shù)（a）、殘余廢氣量。 汽油-空氣混合氣在a=0.8-0.9時(shí)，滯

17、燃期最短；參與廢氣量越少，滯燃期越短。 對(duì)于汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，缸內(nèi)著火時(shí)間可以通過(guò)控制點(diǎn)火提前角的辦法來(lái)調(diào)整，所以滯燃期的長(zhǎng)短對(duì)工作的影響不大。與柴油機(jī)滯燃期的情況是完全不同的。共四十六頁(yè)27 （2）急燃期（點(diǎn)2-3）火焰核心開(kāi)始出現(xiàn)火焰?zhèn)鞑?，至火焰遍整個(gè)燃燒室的階段，也稱為火焰?zhèn)鞑ルA段。 特點(diǎn)：燃燒的混合氣量很大，放熱量急劇增加，缸內(nèi)溫度和壓力升高很快，壓力升高率達(dá)到 0.20.4MPaCA。持續(xù)時(shí)間短，因燃燒放熱集中于壓縮上止點(diǎn)附近，故其熱量利用情況較好。 應(yīng)避免(bmin)點(diǎn)3在壓縮上止點(diǎn)前過(guò)早出現(xiàn)，否則將引起壓縮過(guò)程負(fù)功的增加，或產(chǎn)生過(guò)高的壓力升高率和最高燃燒壓力。 一般用壓力升高率代表發(fā)動(dòng)

18、機(jī)工作粗暴程度、振動(dòng)和噪聲水平?；鹧?zhèn)鞑ニ俾矢邉t可促使壓力升高率增加，此外火花塞位置、燃燒室形狀等對(duì)壓力升高率也有影響。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)28 （3）后燃期（點(diǎn)3-4）是從最高燃燒壓力點(diǎn)起至燃料基本燒完為止的一段時(shí)間。 原因(yunyn):燃料與空氣的混合并非完全均勻，加上燃燒產(chǎn)物在高溫下可能發(fā)生熱分解，在火焰鋒面?zhèn)鞯侥┒嘶旌蠚夂?，缸?nèi)仍有未完全燃燒的燃料存在，致使燃燒在膨脹過(guò)程中繼續(xù)進(jìn)行；燃燒放熱量很少。 為提高熱效率，減少燃燒污染物的排放量，應(yīng)盡可能縮短后燃期。 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒(rnsho)-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒 為

19、了保證汽油機(jī)工作柔和，動(dòng)力性能良好，一般應(yīng)使點(diǎn)2在上止點(diǎn)前12-15，點(diǎn)3在上止點(diǎn)后12-15，壓力升高率為0.175-0.25 MPa/（）（CA）。共四十六頁(yè)29 4.燃燒過(guò)程按已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)(fnsh)劃分 火焰發(fā)展期：火花塞點(diǎn)火到10%化學(xué)能放出所需的曲軸轉(zhuǎn)角。 快速燃燒期：從已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%的點(diǎn)到火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程終點(diǎn)（通常指已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到90%）之間的階段?？?cè)紵冢赫麄€(gè)燃燒過(guò)程持續(xù)期5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)30 5.火焰?zhèn)鞑ニ俾?可燃混合氣著火以后，即形成火焰中心，火焰由此中心以一定的速率傳播到整個(gè)燃燒室。 層流火焰?zhèn)鞑ニ俾蔛L

20、：火焰前鋒相對(duì)未燃混合氣沿著垂直于其表面的方向移動(dòng)(ydng)的速率。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的碳?xì)淙剂峡扇蓟旌蠚猓琒L =0.4-0.5m/s，氫燃料為3m/s。5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒 湍流火焰速率ST：缸內(nèi)大尺度湍流使火焰前鋒面發(fā)生扭曲，使面積增大，增加混合氣的參混導(dǎo)致火燃傳播速度大大增加。 共四十六頁(yè)31 層流火焰(huyn)與湍流火焰(huyn)層流(cn li)（ Re2300 ） 前鋒面薄且圓滑，VL1m/s(或1.8)湍流（ Re=2300 6000） 前鋒面變厚,出現(xiàn)皺折VT,VTRe0.5強(qiáng)湍流（ Re6000 ） 嚴(yán)重皺折,其后有未燃區(qū)， V

21、T，VTRe5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)32 6.著火界限 由于混合氣濃度過(guò)濃或過(guò)稀導(dǎo)致放熱量過(guò)少致使火焰不能傳播的兩個(gè)混合氣濃度界限。一般點(diǎn)火稀限amax=1.3-1.4，最小值（濃限）無(wú)意義。 對(duì)于濃度接近化學(xué)計(jì)量比的混合氣，其成功點(diǎn)燃所需的能量最小Emin 。 混合氣過(guò)稀或過(guò)濃，都會(huì)使點(diǎn)火所需的Emin值增加。 影響因素：a點(diǎn)火能越小，則能夠引起點(diǎn)燃的混合氣的濃度范圍越窄；增加點(diǎn)火能量，也可以(ky)拓寬點(diǎn)火界限。 b提高混合氣的初溫，其點(diǎn)火的可燃界限會(huì)變寬； c降低混合氣的壓力，當(dāng)?shù)陀诖髿鈮簳r(shí)其點(diǎn)火界限的范圍(fnwi)會(huì)很快變窄。 d具有強(qiáng)湍流的混合氣

22、與靜止混合氣相比，在同樣的條件下，流速較小時(shí)，有利于將火焰核心吹離電極，使點(diǎn)火界限范圍變寬。當(dāng)流速超過(guò)某一定值時(shí)，過(guò)強(qiáng)對(duì)流所造成的高傳熱速率將使火焰核心無(wú)法建立，從而導(dǎo)致點(diǎn)火界限范圍變窄。 5-2 點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的正常燃燒共四十六頁(yè)33 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒 四、點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒 1.爆燃：在某種條件下，燃燒變得不正常，壓力出現(xiàn)高頻大幅度波動(dòng)，火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧媲颁h發(fā)生急劇改變(gibin)。 外部特征：a）發(fā)出金屬振音（敲缸）。b）在輕微爆燃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率略有增加；強(qiáng)烈爆燃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，工作變得不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速下降，

23、發(fā)動(dòng)機(jī)有較大振動(dòng)。c）冷卻系統(tǒng)過(guò)熱。d）氣缸蓋溫度上升。共四十六頁(yè)34 產(chǎn)生的原因： 爆燃現(xiàn)象就是(jish)終燃混合氣的自燃現(xiàn)象。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒火焰以正常的傳播速度 2060m/s輕微爆燃 100300m/s 8002000m/s強(qiáng)烈爆燃 共四十六頁(yè)35 爆燃的危害(wihi)： 1）輸出功率、熱效率均降低 2）發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱 3）零件的應(yīng)力增加 4）爆燃促使積碳形成，容易破壞活塞環(huán)、氣門和火花塞的正常工作；壓力波沖擊缸壁表面，使之不易形成油膜，會(huì)導(dǎo)致機(jī)件加速磨損。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒共四十

24、六頁(yè) 2.燃料抗爆性能的評(píng)定 燃料的抗爆性燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃的抵抗能力。 通常(tngchng)用辛烷值來(lái)表示。辛烷值越高，抗爆性越好 研究法辛烷值（RON）和馬達(dá)法辛烷值（MON） 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒36 調(diào)整壓縮比 測(cè)量燃料辛烷值和十六烷值的發(fā)動(dòng)機(jī)(CFR)共四十六頁(yè)37 道路辛烷值：評(píng)定(pngdng)燃料在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用時(shí)的抗爆能力。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒 抗爆添加劑：四乙鉛；甲醇、乙醇；甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚共四十六頁(yè)38 3.影響爆震的因素：令火焰?zhèn)鞑r(shí)間t1，終燃混合氣自燃

25、時(shí)間t2 運(yùn)行因素： 1）點(diǎn)火提前角增加， t1減少；pZ，TZ增大，t2減少。但t2起主要作用，故爆燃傾向增加?？梢杂猛七t點(diǎn)火提前角辦法降低爆燃傾向。 2）轉(zhuǎn)速(zhun s)的影響n增加，Sf增加， t1減少；吸氣損失增加，溫度增大，使t2減少；而沖量系數(shù)下降， pZ下降， t2增加； n增加，爆燃傾向減少。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒共四十六頁(yè)39 3）負(fù)荷節(jié)氣門關(guān)小，殘余廢氣(fiq)增大，傳熱損失增加，pZ下降，t2增加，故爆燃傾向減小。 4）混合氣濃度影響a=0.8-0.9時(shí)，Sf最高， t1最?。籺2也最小，t2起主要作用， 爆燃傾向增加

26、，過(guò)濃過(guò)稀混合氣有助于減少爆振。 5）沉淀物（積碳）積碳溫度較高，使爆燃傾向增加。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒共四十六頁(yè)40 結(jié)構(gòu)因素： 1）氣缸直徑：D增大， t1增大， t2減小，爆燃傾向增加。 2）火花塞安裝位置：靠近排氣門不易(b y)引起爆燃，遠(yuǎn)離進(jìn)氣工作不穩(wěn)。 3）氣缸蓋與活塞的材料：輕鋁合金具有導(dǎo)熱好特性，爆燃減輕。 4）燃燒室結(jié)構(gòu)：火燃傳播距離短、傳播速度高，湍流強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)有助于降低爆燃。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒共四十六頁(yè)41 4.防止爆燃的方法： 1）推遲點(diǎn)火； 2）縮短(sudun)火

27、焰?zhèn)鞑ゾ嚯x； 3）冷卻終燃混合氣； 4）增加流動(dòng)加速火焰?zhèn)鞑?，降低溫度?5）增強(qiáng)燃燒室掃氣。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒共四十六頁(yè)42 5.表面點(diǎn)火：凡是不依靠電火花點(diǎn)火，由于炙熱表面點(diǎn)燃混合氣而引起(ynq)的不正常燃燒現(xiàn)象。 不正常表面點(diǎn)火：是發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速、高負(fù)荷運(yùn)行后，火花塞絕緣體、電極或排氣門高溫引起的。 后火在熾熱點(diǎn)溫度較低時(shí)，電火花點(diǎn)燃混合氣后，在火焰?zhèn)鞑サ倪^(guò)程中，熾熱點(diǎn)點(diǎn)燃其余混合氣，這時(shí)形成的火焰前鋒仍以正常的速度傳播。 早火在熾熱點(diǎn)溫度較高時(shí)，在電火花正常點(diǎn)燃以前，熾熱點(diǎn)就點(diǎn)燃混合氣。點(diǎn)燃的區(qū)域也比較大，火焰的傳播速度就較高，壓力升高比也較大，使壓縮行程末期的負(fù)功很大并增加向氣缸壁的散熱。 5-2 點(diǎn)燃(din rn)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒-點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的非正常燃燒共四十六頁(yè)43 激爆：是由燃燒室沉積物引起的爆燃性熾熱點(diǎn)火。 形成過(guò)程在燃燒室表面形成的一層沉積物（積碳），傳熱性很差，因此其表面溫度可以很高。在高溫下，碳粒急劇氧化而白熾化