1、汽車發動機原理汽車發動機原理同學們好汽車發動機原理汽車發動機原理第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 概述4. 1 概述 發動機的燃燒過程是將燃料的化學能轉變為熱能燃燒過程是將燃料的化學能轉變為熱能的過程的過程。 燃燒過程的基本要求是： （1）燃燒完全。充分利用燃油的化學能；盡量減少有害污染物排放。 （2）時機恰當。在上止點后的10 20CA 達到最大燃燒壓力。 （3）穩定正常。保證發動機穩定、可靠地工作。 多數汽油機的燃燒過程為：利用噴嘴或化油器，在進氣管內使空氣和燃油混合，再進入氣缸，到壓縮行程接近終了時，以電火花點燃并燃燒。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 概述

2、4. 1 概述 汽油機的燃燒分為正常與不正常燃燒兩種汽油機的燃燒分為正常與不正常燃燒兩種 當汽油機的燃燒不能按正常燃燒的要求，燃燒不穩定、最高燃燒壓力出現過早，則出現不正常燃燒。汽油機的不正常燃燒主要是爆震和表面點火。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程 以展開示功圖研究燃燒過程。壓縮線壓縮線無燃燒無燃燒膨脹線膨脹線火花塞點火火花塞點火著火著火最高壓力最高壓力壓縮線壓縮線無燃燒無燃燒膨脹線膨脹線火花塞點火火花塞點火著火著火最高壓力最高壓力著火延遲期著火延遲期明顯燃燒期明顯燃燒期后燃期后燃期點火提前角點火提前

3、角第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程 以展開示功圖研究燃燒過程。 展開示功圖的氣缸壓力線上，在1點，火花塞跳火，經過短暫的著火延遲，到2點出現火焰中心和明顯燃燒，隨之，在3點出現最高燃燒壓力。 燃燒過程分為三個階段： 著火延遲期著火延遲期 即階段。階段。 明顯燃燒期明顯燃燒期 即階段。階段。 后燃期后燃期 即階段。階段。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程著火延遲期著火延遲期明顯燃燒期明顯燃燒期后燃期后燃期第四章 汽油

4、機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價 A、特點： 火花放電的電壓高，局部溫度可達3000 K，混合氣氧化反應速度逐漸加快；缸內壓力無明顯升高。 B、評價指標 著火延遲期長度著火延遲期長度Dj12 = j2 -j1著火延遲期著火延遲期（1 1）著火延遲期）著火延遲期第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價著火延遲期著火延遲期（1 1）著火延遲期）著火延遲期 混合氣

5、成分混合氣成分 混合氣過量空氣系數a 為0.8 0.9時，著火延遲期最短。 點火時的缸內氣體狀態點火時的缸內氣體狀態 氣體溫度和壓力越高，著火延遲期越短。 C、影響因素：影響因素：第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價著火延遲期著火延遲期（1 1）著火延遲期）著火延遲期C、影響因素：影響因素： 缸內氣體流動缸內氣體流動 紊流運動強，加快混合氣氧化速度，著火延遲期縮短。 火花能量火花能量 火花能量大，著火延遲期縮短。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2

6、汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價著火延遲期著火延遲期（1 1）著火延遲期）著火延遲期C、影響因素：影響因素： 殘余廢氣量殘余廢氣量 殘余廢氣多，著火延遲期變長。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（1 1）著火延遲期）著火延遲期點火提前角點火提前角 為克服著火延遲期，點火需要提前。 從火花塞跳火到上止點間的曲軸轉角稱為點火提前角點火提前角，表示點火時刻。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒

7、過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期明顯燃燒期明顯燃燒期 A、特點： 燃燒速度快，缸內壓力急劇升高。 B、評價指標 最高燃燒壓力最高燃燒壓力（最高爆發壓力）pZ 以及出現時刻出現時刻j j3 3 。 希望j3在上止點后15曲軸轉角之內。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期明顯燃燒期明顯燃燒期 平均壓力升高率平均壓力升高率 表示

8、壓力變化升高的急劇程度。232jjjDDpppz第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期明顯燃燒期明顯燃燒期 C、燃燒過程 燃燒過程為火焰傳播。在均質混合氣中，當火焰中心形成之后，火焰向四周傳播，形成一個近似球面的火焰層，即火焰前鋒火焰前鋒，從火焰中心開始層層向四周未燃混合氣傳播，直到連續不斷的火焰前鋒掃過整個燃燒室。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1

9、正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期 火焰前鋒的位置隨著燃燒的進行而變化。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期 火 焰 傳 播火 焰 傳 播速度速度：火焰前鋒相對于未燃混合氣向前推進的速度。 汽 油 機 火焰傳播速度可達50 80m/s。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程1正常燃燒過程的評價正常燃燒過程的評價（3 3）

10、后燃期）后燃期后燃期后燃期 特點： 燃燒速度慢，燃燒放熱因活塞下行不能利用，反而使排氣溫度升高。 后燃雖不能絕對消除，但通過完善燃燒過程，可盡量減少。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程 2正常燃燒過程的定義正常燃燒過程的定義 唯一地由火花定時點火開始，火焰前鋒以正常速度傳播到整個燃燒室。 3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒 汽油機的不規則燃燒是指在穩定正常運轉時，汽油機存在同一氣缸各循環之間的燃燒差異和各缸之間的燃燒差異。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機

11、的燃燒過程4.2.1正常燃燒過程正常燃燒過程 4汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 當汽油機的燃燒不能按正常燃燒的要求，即并非由火花定時點火開始，或者火焰前鋒速度過快；或者不是火焰前鋒傳播到整個燃燒室，則出現不正常燃燒。汽油機的不正常燃燒主要是爆震和表面點火。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度 衡量汽油機燃燒過程完善程度的指標主要是最高燃燒壓力 pZ 及其出現時刻j3 、平均壓力升高率、排氣溫度和排放性能(反映燃料完全燃燒程度)等指標。 從發動機的動力性和經濟性角度，主要是最高燃燒壓力、最高燃燒壓力出現時刻和平

12、均壓力升高率，這些指標與燃燒速度燃燒速度有關。 燃燒速度是指單位時間燃燒的混合氣量，可以表達為TTTAUdtdm第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度TTTAUdtdm式中 T 未燃混合氣密度； UT 火焰傳播速度， AT 火焰前鋒面積。 控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其相對控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其相對曲軸轉角的位置，即控制最高燃燒壓力、最高燃燒壓力曲軸轉角的位置，即控制最高燃燒壓力、最高燃燒壓力出現時刻和平均壓力升高率。出現時刻和平均壓力升高率。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過

13、程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素火焰傳播速度是決定明顯燃燒期長短的主要因素。 現代汽油機的UT可高達50 80 m/s。 影響UT的主要因素是：燃燒室中氣體的紊流運動、混合氣成分和混合氣初始溫度。1. 火焰傳播速度UT第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素1. 火焰傳播速度UT（1）紊流運動紊流運動紊流強烈紊流較弱 紊流運動使火焰前鋒燃燒區加厚，火焰傳播速度加快。（參考第三章）第四章 汽油機混合氣形成與燃燒

14、汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素1. 火焰傳播速度UT a = 0.85 0.95 時，火焰傳播速度最大，燃燒速度最快，發動機功率最大，這種混合氣稱為功率混合氣。 a = 1.03 1.1 時，火焰傳播速度較大，氧氣充足故燃燒完全，發動機經濟性最好，這種混合氣稱為經濟混合氣。（2）混合氣成分混合氣成分第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素1. 火焰傳播速度UT（2）混合氣成分混合氣成分 燃燒界限

15、燃燒界限（參考第三章） a 1.3 1.4，混合氣過稀，火焰不能傳播，為火焰傳播下限； a 0.4 0.5，混合氣過濃，火焰也不能傳播，為火焰傳播上限。 汽油機a = 0.6 1.2，即空燃比A / F = 9 18。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素1. 火焰傳播速度UT 混合氣初始溫度高，火焰傳播速度增加。 發動機壓縮比大，混合氣初始溫度高；大氣溫度高則混合氣初始溫度也高。 其他引起進氣終了溫度提高的因素也導致混合氣初始溫度上升，但會造成充氣效率下降。（3）混合氣初始溫度混

16、合氣初始溫度第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素 火焰前鋒面積與火花塞位置、燃燒室結構及活塞位置有關。利用燃燒室幾何形狀及其與火花塞位置的配合，可以改變不同時刻火焰前鋒掃過的面積，以調整燃燒速度。它直接影響燃燒速度的變化、明顯燃燒期相對應的曲軸轉角位置以及壓力升高率。2. 火焰前鋒面積AT第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素2. 火焰前鋒面積AT火花塞位置對火焰傳播

17、的影響第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素 3. 可燃混合氣密度T 增大未燃混合氣密度，可以提高燃燒速度。因此增大壓縮比、提高進氣壓力、采用增壓技術等，均可加大燃燒速度。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.2燃燒速度燃燒速度燃燒速度的影響因素燃燒速度的影響因素3.可燃混合氣密度T2. 火焰前鋒面積AT1.火焰傳播速度UT（1）紊流運動（2）混合氣成分（3）混合氣初始溫度第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4

18、. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒1、循環間燃燒變動循環間燃燒變動 同一氣缸不同循環之間的燃燒差異稱為循環間燃燒變動，是燃燒不穩定性體現，表現為循環的壓力波動。 混合氣濃度以及混合質量對氣缸壓力變化情況影響甚大。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒1、循環間燃燒變動循環間燃燒變動 這種循環間的燃燒變動使汽油機空燃比和點火提前角調整對每一循環都不可能處于最佳狀態，因而油耗上升，功率下降，不正常燃燒傾向增加，使汽油機性能下降。 產生這種現象的主要原

19、因是：火花塞附近混合氣的混合比和氣體紊流性質、程度在各循環均有變動，致使火焰中心形成所用的時間不同，即由有效著火時間變動而引起的。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒1、循環間燃燒變動循環間燃燒變動 循環間燃燒變動現象的某些特點 （1）a = 0.8 0.9時循環燃燒變動最小，混合氣加濃或減稀變動均增加。 （2）低負荷時變動更為明顯。 （3）加強紊流有助于減少變動。 （4）加大點火能量，采用多點點火，情況有所改善。 （5）點火時刻和點火位置對燃燒變動很敏感。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油

20、機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒 多缸發動機各個氣缸之間的燃燒存在差異，稱為缸間燃燒差異，是燃燒不均衡性體現，表現為各氣缸的工作循環變化。2、缸間燃燒差異缸間燃燒差異第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒2、缸間燃燒差異缸間燃燒差異 各缸間燃燒差異主要原因有：由于燃料分配不均，使各缸空燃比不一致；各缸進氣量分配不均勻；各缸內空氣運動不相同以及燃燒室結構的微小差異等等。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的燃燒過程4. 2 汽油機

21、的燃燒過程汽油機的燃燒過程4.2.3汽油機的不規則燃燒汽油機的不規則燃燒2、缸間燃燒差異缸間燃燒差異 這些原因各自又包含若干復雜因素。 其中，最主要的影響方面是混合氣濃度以及分配。一般地說，所有影響到混合氣形成，影響到氣缸進氣的因素都會發生作用。 這種氣缸間的燃燒差異使汽油機各氣缸的空燃比和點火提前角調整不可能處于最佳狀態，因而整機油耗上升，功率下降，不正常燃燒傾向增加，排放性能變差，整個汽油機性能達不到最佳狀態。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 A、爆震的外部特征 氣缸內發出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱為敲缸。 嚴重時會產生冷卻水

22、過熱。 功率下降，油耗上升。 排放污染增加（主要是排氣冒黑煙）。1 1、爆震（爆燃）、爆震（爆燃）第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 B、爆震產生的原因 遠端混合氣在火焰前鋒尚未到達，受已燃氣體的高溫輻射和壓縮作用，未燃混合氣的溫度達到其自燃溫度而著火燃燒（多點燃燒）。 這種燃燒的速度極快，幾乎是爆炸。1 1、爆震（爆燃）、爆震（爆燃）第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 C、爆震與正常燃燒的區別1 1、爆震（爆燃）、爆震（爆燃） 正常燃燒：有明顯的單一火焰前鋒，逐層向外傳

23、播，速度正常，直至燃燒完畢。 爆震：無明顯的火焰前鋒或多個火焰前鋒，幾乎無傳播過程，燃燒速度極快。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 C、爆震與正常燃燒的區別1 1、爆震（爆燃）、爆震（爆燃） 正常燃燒火焰傳播速度為50 80 m/s，無壓力波，壓力升高率在200 400 kPa/(CA)的范圍內。 爆震火焰傳播速度：輕微爆震的火焰傳播速度約為100 300 m/s，強烈爆震時可高達800 1000 m/s。未燃混合氣瞬時燃燒完畢，局部壓力、溫度很高，壓力升高率特大，形成強烈的壓力沖擊波。 沖擊波反復撞擊燃燒室壁，發出尖銳的敲缸聲。

24、第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 C、爆震與正常燃燒的區別1 1、爆震（爆燃）、爆震（爆燃） 爆震與正常燃燒示功圖的差異輕微爆震時，發動機功率上升，油耗下降。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒D、爆震的危害1 1、爆震（爆燃）、爆震（爆燃） 機件過載機件過載 強烈爆震的沖擊波能使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸等機件的機械負荷增加，使機件變形甚至損壞。 性能惡化性能惡化 嚴重爆震時，氣體向缸壁的傳熱量增加，熱效率下降，功率降低，耗油率增加。爆震容易形成積碳，破壞發動機零件的

25、正常工作，使發動機可靠性下降。 發動機磨損加劇發動機磨損加劇 潤滑效果變差，零件磨損加劇。嚴重爆震的磨損比正常燃燒時大27倍。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒D、爆震的危害1 1、爆震（爆震）、爆震（爆震） 機件燒損機件燒損 汽油機最高燃燒溫度可達到2000 2500, 而活塞頂、燃燒室壁及缸壁的溫度僅為200 300，除了冷卻的作用外，還由于在這些壁面上形成了氣體的附面層，起到隔熱的作用，所以能夠維持如此低溫度。強烈爆震的沖擊波會破壞這一附面層，使機件直接與高溫燃氣接觸。嚴重爆震的局部燃氣溫度可高達4000以上，會使活塞頭部和氣

26、門等機件燒損。同時熱量傳給冷卻水引起發動機過熱。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒D、爆震的危害1 1、爆震（爆震）、爆震（爆震） 排氣溫度高，冒黑煙排氣溫度高，冒黑煙 汽油機爆震時局部高溫引起熱分解現象嚴重，使燃燒產物分解為HC、CO、H2、O2、NO及游離碳，排氣冒煙嚴重。HC、H2和CO等在膨脹過程中重新燃燒，使后燃增加，排氣溫度增高。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒E、爆震的影響因素爆震的影響因素 1 1、爆震（爆震）、爆震（爆震） 燃料的品質燃料的品質 辛烷值

27、高的燃料抗爆震能力強。 末端混合氣的溫度末端混合氣的溫度 末端混合氣的溫度高，爆震傾向大。氣缸蓋、活塞采用輕金屬材料，由于其導熱性好，末端混合氣的溫度低，爆震傾向小，可提高壓縮比0.4 0.7單位。 火焰傳播時間火焰傳播時間 縮短火焰傳播時間，有利于避免爆震。氣缸直徑加大，爆震傾向增加。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 凡是不靠電火花點火而由燃燒室內熾熱表面（如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等）點燃混合氣的現象，統稱表面點火。 表面點火的特征在于點火時刻不可控制。 壓縮比較高（ e 9）的汽油機容易出現表面點火。

28、2 2、表面點火、表面點火第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 A、表面點火類型2 2、表面點火、表面點火 后火后火 在火花塞不跳火時，混合氣仍能著火，并且形成的火焰前鋒仍以正常火焰傳播速度向未燃氣體推進，這種表面點火稱為后火。 這種現象在發動機斷火后出現。發動機仍像有電火花一樣，繼續運轉，直到熾熱點溫度下降到不能點燃混合氣為止，發動機才停轉。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 A、表面點火類型2 2、表面點火、表面點火 早燃早燃 在火花塞點火之前，熾熱表面就點燃混合氣的表

29、面點火稱為早燃。 由于早燃提前點火而且熱點表面比火花大，燃燒速率快，氣缸壓力溫度增高快，發動機工作粗暴；壓縮功增大，缸壁傳熱增加，功率下降，發動機過熱。 早燃會誘發爆震，爆震又會讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點火，兩者互相促進，危害可能更大。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 B、表面點火與爆震的區別2 2、表面點火、表面點火 （1）爆震出現在火花塞跳火后，是末端混合氣的自燃；表面點火出現在火花塞跳火前，不依賴火花塞跳火，是熾熱物點燃混合氣。 （2）爆震時有強烈的壓力沖擊波，有尖銳的金屬敲擊聲；表面點火沒有壓力沖擊波，敲

30、缸聲比較沉悶。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機的不正常燃燒4. 3 汽油機的不正常燃燒汽油機的不正常燃燒 B、表面點火與爆震的區別2 2、表面點火、表面點火 （3）爆震可以通過推遲點火提前角消除，表面點火則不能。 C、影響表面點火的因素 凡是能降低燃燒室溫度和壓力升高率、減少積碳等熾熱點形成的因素都有助于防止表面點火。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素內因方面內因方面 1、汽油的品質 汽油的蒸發性與抗爆性直接影響燃燒過程。 2、混合氣成分 功率混合氣的燃燒速度快，最高燃燒壓力和溫度、壓力升高率都達最大值，但爆震傾向也最大。

31、經濟混合氣的空氣富裕，可以燃燒完全，油耗低，但有害物NOX排放多。 濃混合氣必然產生不完全燃燒，所以CO和HC排放量大。 混合氣過濃或過稀則火焰傳播速度緩慢，燃料不能完全燃燒，因而經濟性差，發動機工作不穩定。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素內因方面內因方面第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 3、燃燒室結構型式 汽油機燃燒室結構型式是燃燒過程最重要的外部條件。 4、點火提前角 點火提前角過大，則在壓縮過程中燃燒的混合氣增多，活塞上行的壓縮功增加，發動機容易

32、過熱，有效功率下降，工作粗暴程度增加。同時，爆震傾向加大。 點火提前角過小，則后燃嚴重，最高燃燒壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排氣溫度升高，功率下降，耗油量增多。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 5、冷卻水溫度 冷卻水溫度應控制在合適范圍內。水溫過高、過低均影響混合氣的燃燒和發動機的正常使用。 水溫過高，燃燒室壁面溫度高，爆震及表面點火傾向增加。混合氣溫度升高，氣缸充量減少，發動機動力性、經濟性下降。 因

33、此，存在一個最佳點火提前角。發動機在最佳點火提前角工作時，壓力升高率不會太高，最高爆發壓力出現在上止點后的最佳角度，示功圖面積最大，發動機的動力性、經濟性最好。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 冷卻水溫過低，散熱量增多，發動機熱效率降低，功率下降，耗油率增加；潤滑油粘度增大，潤滑效果變差，摩擦損失及機件磨損加劇；燃燒不良易形成積碳，燃氣中容易生成酸類物質，使氣缸腐蝕磨損增加；不完全燃燒現象嚴重。 6、壓縮比 壓縮比高，壓縮行程終了混合氣的溫度和壓力高，加快火焰傳播速度，燃燒在更小的容積下進行，燃燒終了的溫度、壓力

34、高，因此，燃氣膨脹充分，熱效率高，發動機功率、扭矩大，有效油率降低。但壓縮比高，容易產生爆震。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 發動機轉速 轉速增加，氣缸中紊流增強，火焰傳播速度加快，燃燒過程縮短。由于循環時間也縮短，燃燒過程相對應的曲軸轉角增加，應當相應加大點火提前角。以保證燃燒過程在上止點附近完成。 轉速增加時，火焰傳播速度加快，爆震傾向減小。 7、工況第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 發動機負荷 轉速一定，負荷減小，進入氣缸的新

35、鮮混合氣量減小，而殘余廢氣量不變，所占比例相對增加。殘余廢氣對燃燒反應起阻礙作用，使燃燒速度減慢。為保證燃燒過程在上止點附近完成，需增大點火提前角。7、工況第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 反之，轉速一定，負荷增加，進入氣缸的新鮮混合氣量多，殘余廢氣量所占比例相對減少，到大負荷時混合氣為功率混合氣，燃燒速度快，需減小點火提前角。 低負荷時，爆震傾向較小。7、工況第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面7、工況第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒

36、過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素外因方面外因方面 燃燒室積碳 積碳不易傳熱，本身占有體積，減小了燃燒室體積，因而提高了壓縮比，使爆震傾向增加；積碳表面溫度很高，易引起表面點火。 氣缸直徑 氣缸直徑大，火焰傳播距離增加，爆震傾向大。 氣缸蓋和活塞材料 氣缸蓋和活塞采用鋁合金材料，可使燃燒室表面溫度降低，減小了爆震傾向。 此外，大氣狀態對燃燒也有影響。 8、其它第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 燃燒過程的影響因素4. 4 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素內因方面內因方面1、汽油的品質2、混合氣成分外因方面外因方面 3、燃燒室結構型式 4、點火提前角 5、冷卻水溫度 6

37、、壓縮比 7、工況： 轉速、負荷 8、其它 燃燒室積碳、氣缸直徑、氣缸蓋和活塞材料和大氣狀態第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 汽油機混合氣形成方式主要是兩類： 化油器式和汽油噴射式第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 相應地，汽油機采用的燃料供給系統主要有化油器式燃料供給系統和汽油噴射燃料供給系統。燃料供給系統主要由燃油箱、燃油濾清器和化油器或電控噴油泵、噴油器等零部件組成。 汽油噴射燃料供給系統通常采取微電子控制，電控汽油噴射燃料供給系統又可分為進氣道內噴射和向氣缸內噴

38、射兩種工作方式。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 化油器式燃料供給系統由化油器、油氣分離器、汽油泵、燃油濾清器、燃油箱、油管和燃油表等組成。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 化油器方式形成混合氣的原理第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 理想化油器特性理想化油器特性 化油器特性 混合氣濃度隨負荷的

39、變化關系 理想化油器特性 根據汽車運行情況對混合氣濃度的要求而假想的化油器特性。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 混合氣濃度隨負荷的增加而變濃，呈現出拋物線趨勢。 因此簡單化油器的特性必須校正。 簡單化油器的缺陷第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 簡單化油器的校正 主供油系校正（1）： 部分負荷增加空氣，減少供油。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油

40、機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 主供油系校正（2）： 大負荷加濃 簡單化油器的校正第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 增加怠速系統： 無負荷加濃 簡單化油器的校正第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式 增加加速裝置： 急加速加油 簡單化油器的校正第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式

41、增加減速緩沖裝置 增加起動裝置 簡單化油器的校正第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 1 化油器方式化油器方式發動機的調整特性第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式汽油噴射具有下列優點： （1）充氣效率高充氣效率高。進氣系統不需設置節流喉管，減少了進氣系統的阻力損失；不需要對進氣加熱，因此可以提高發動機的充氣效率。 （2）可采用較高的壓縮比可采用較高的壓縮比。不加熱進氣，壓縮開始的溫度較低，可采用較高的壓縮比，從而提高熱效率

42、。 （3）起動性能好起動性能好。燃油霧化由噴油器決定，與汽油機轉速無關。因此，起動時能保持良好的霧化特性。 （4）沒有氣阻沒有氣阻。整個燃料系統都處于一定壓力下的密封狀態。在高溫時沒有氣阻問題，使用方便。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式汽油噴射具有下列優點： （5）混合氣質量好混合氣質量好。高壓噴射使燃油的霧化，燃油顆粒細小，蒸發快，混合均勻。 （6）加速性好加速性好。混合氣質量好，燃燒快，改善發動機加速性。 （7）整機性能提高整機性能提高。充氣效率高，可采用較高的壓縮比，混合氣質量好等為

43、改善發動機燃燒，提高整機的動力性和經濟性創造條件，燃燒完全，排放性能好。 第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式汽油噴射結合微電腦控制優點更加突出： 可以按各種工況的要求對燃油量進行校正，其廢氣排放指標比化油器式汽油機好；發動機工況適應性好。 在電控多點噴射系統中，每缸單獨供油，提高各缸空燃比的均勻性和噴油量的精確性。 可以實現加負荷、加速時加油，小負荷、減速時減油，碰撞斷油，汽車安全性和經濟性提高。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成

44、 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式1、系統簡介 汽油噴射系統按控制方式可分為機械式機械式電控式電控式；按燃油噴射方式可分為連續噴射式連續噴射式間歇噴射式間歇噴射式(或脈或脈沖噴射式沖噴射式)；按噴油嘴數量可分為多點噴射式多點噴射式單點噴單點噴射式射式，其中多點式噴射系統按噴射時間可分為順序噴射、順序噴射、分組噴射和同時噴射分組噴射和同時噴射三種形式；按噴油位置可分為進氣進氣道噴射道噴射和缸內噴射缸內噴射（GDI）。 電子控制汽油噴射系統由空氣系統、燃料系統和控制系統等三個子系統組成。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4.

45、5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式1、系統簡介 電控燃油噴射系統以電子控制單元(ECU)為中心，用安裝在發動機不同部位上的各種傳感器測定發動機的各種工作參數，如進氣量、轉速、溫度等，將它們傳送給ECU；ECU對輸入信號作運算、處理、分析判斷后，向執行器發出指令控制噴射系統的工作，通過噴油器定時、定量地把汽油噴入進氣道或氣缸，同時控制發動機的點火提前角，使發動機在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式2、空氣系統 空氣系統的作用是： 計量空氣，由進氣流量計擔任；

46、 控制怠速運轉時空氣量，由怠速裝置實現。 進氣流量測量有兩種方式，直接測量和間接測量，前者稱為質量流量測量法，后者稱為密度流速測量法。 進氣流量計目前主要采用葉片式、熱線式和卡門渦街式。它們的工作原理各有特色。 怠速裝置目前主要是受控式，自動式（即空氣閥）曾經有一定范圍的使用。受控式怠速裝置按ECU指令工作，有步進電機式和電磁閥式兩種。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式2、空氣系統受控電磁閥式怠速裝置第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的

47、形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式3、燃料系統 燃料系統的作用是： 按ECU的指令，將燃料從油箱輸送到噴油器，多余燃料回送到油箱，由油泵、油軌和油管完成； 按ECU的指令，定時、定量地噴射汽油并霧化，由噴油器實現； 控制汽油噴射壓力，由燃油壓力調節器擔任。 燃料系統的壓力受油泵的單向閥和安全閥控制。 油泵是一體式電動油泵，是直流電機和汽油泵連結一體的結構，內有單向閥和安全閥，分內置式和外置式兩種。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式3、燃料系統 燃油壓力調節器是一個自動閥門，根據進

48、氣管壓力調節汽油噴射壓力，使汽油噴射壓力與進氣管壓力之差保持恒定。 噴油器的結構如圖。 噴嘴根據其結構可分為軸針型和孔型兩種。軸針型噴嘴不易堵塞而孔型噴嘴噴出的燃油霧化好。近年來，出現了雙孔噴油器，其特點是可向四氣門發動機的兩個進氣門等量均勻地噴射燃料。 3、燃料系統 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式4、控制系統 控制系統的作用是根據發動機工作時的各種信號

49、，確定發動機的供油量和點火時刻。控制系統由電子控制單元(ECU)、各種傳感器和執行器組成。ECU輸入量輸入量控制信號控制信號輸入量輸入量信號信號執行器執行器輸出量輸出量信號信號反饋量反饋量信號信號傳感器傳感器 包括控制系統的發動機示意如下控制系統反應物輸 入發動機氣 缸動力輸出扭矩輸出轉速輸出燃料輸入空氣輸入生成物輸 出二氧化碳輸 出污染物質輸 出殘余氧氣輸 出 氮 氣輸 出冷卻水輸 出反饋信號第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式5、典型系統 電控單點汽油噴射系統 單點汽油噴射系統又稱節氣門體

50、噴射系統(簡稱TBI)或中央噴射系統(簡稱CFl)。這種汽油噴射系統在結構布置上與化油器式發動機相似，即在多缸發動機上只用一個噴油器，直接將汽油噴入節氣門上方的節氣門體中，燃油與空氣混合后，形成的混合氣通過進氣歧管分配至各個氣缸。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 2 汽油噴射方式汽油噴射方式5、典型系統 電控多點汽油噴射系統 電控多點汽油噴射系統中，對應于每一個氣缸設置一個或多個噴油器，噴油器可安裝在進氣道或氣缸內。現在多數多點汽油噴射系統，噴油器安裝在進氣門前。桑塔納(Santana)2000型轎車上的電控多點噴射系

51、統的布置簡圖如下。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 3 汽油噴射的控制汽油噴射的控制 汽汽油噴射是汽油噴射系統的主要控制對象之一，包括噴油時刻控制和噴油量控制。 1、噴油時刻控制 對不同噴射時間方式，設置ECU不同的噴射時刻控制計算方式。第四章 汽油機混合氣形成與燃燒 汽油機混合氣的形成4. 5 汽油機混合氣的形成汽油機混合氣的形成 4. 5. 3 汽油噴射的控制汽油噴射的控制 2噴油量控制 ECU根據各種傳感器測得的發動機運行參數，如進氣量、轉速、節氣門開度等，按設定的程序進行計算，然后向噴油器發出信號。噴油器通電時間越長，噴射時間越長，所噴射的汽油量越大。通過改變噴油器通電時間，實現噴油量控制。 發動機在不同工況下運轉時，對混合氣濃度的要求也不同。ECU根據有關傳感器的信號，按不