当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第八章：汽油机的混合气形成与燃烧过程 > 8.1 汽油机燃烧过程分析 > Video
同学们好
这节课我们开始学习第八章
“汽油机的混合气形成与燃烧过程”
这一章主要介绍
汽油机的燃烧过程及其分期
汽油机的异常燃烧
汽油机燃油喷射与混合气形成
以及汽油机燃烧室及其特性等
与柴油机采用的分层混合气
压燃着火燃烧模式不同
汽油机采用预混合气
火花点燃火焰传播燃烧方式
一般可以将汽油机燃烧过程
分为三个阶段
分别称为着火落后期
明显燃烧期和后燃期
由火花塞开始点火的A点
到气缸压力线脱离压缩线
虚线所示的B点所界定的时期
称为着火落后期
其长短用着火落后时间τi
或着火落后角φi表示
火花塞一般在上止点前点火
从点火时刻起到压缩上止点
这段时间内曲轴转过的角度
称为点火提前角
用θig表示
汽油机的着火落后角
一般为10°～20°CA
其长短对汽油机性能的影响不大
但会影响点火提前角的控制
这一点与柴油机有很大的不同
但希望着火落后期的长短
不要离散过大
以保证每循环中B点的位置
相对稳定
使最高燃烧压力所对应的角度
相对比较稳定
发动机循环波动率不至于过大
考虑到燃烧最高压力
出现在上止点后
12°~15°CA为最佳时刻
一般希望B点出现在上止点前
12°~15°CA为最合适
对汽油机实际着火时刻B的判断
也可以采用与柴油机相似方法
如用示功图
放热率和火焰高速摄影等方法
但是
由于汽油机没有柴油机那样的
存在着火落后期内蒸发
形成负放热的现象
因而在汽油机上用
放热率方法判定着火时刻
不像柴油机那么明显
一般用5％累计放热率
对应的曲轴转角
这里也用CA5表示
作为着火时刻
由B点到C点的时期
称为明显燃烧期
在此期间
以火核为原点
火焰前锋面向各方向传播
燃烧放热主要在火焰前锋面上进行
直至扩展到整个燃烧室
在此期间
约70%～90％的燃料被烧掉
随燃烧的进行
缸内温度和压力很快升高
并达到最高燃烧压力
一般将最高燃烧压力pmax
作为明显燃烧期的终点
也就是C点
由图可以看出
最高燃烧压力基本对应着
90%累计放热率
用CA90表示
最高燃烧压力及压力升高率
是与发动机性能密切相关的
两个燃烧特性参数
与柴油机相同
汽油机这两参数升高
一般会使循环热效率和循环功增加
但NOx排放也会增加
包括燃烧噪声
机械负荷及热负荷
也会随之增加
一般汽油机的pmax≤50bar
平均压力升高率
dp/dφ=2～4bar/°CA
最高燃烧压力出现的时刻
或者相位也非常重要
一般希望最高燃烧压力
出现在上止点后10°~15°CA
出现过早
混合气着火必然过早
引起压缩过程负功增加
过晚
则等容度下降
循环热效率下降
同时散热损失也上升
如前所述
最高燃烧压力出现的位置
可用点火提前角来控制
如图所示
图中MBT
是英文Minimum advance
for Best Torque的缩写
可理解为最佳动力性的
最小点火提前角
由C点到D点的期间称为后燃期
D点可以定义为燃烧结束
或排气门开启时刻
在C点时
火焰前锋面已传播到燃烧室壁面
整个燃烧室被火焰充满
大部分燃料的燃烧放热已完成
因而继续燃烧的是
火焰前锋面扫过后
未完全燃烧的燃料
以及壁面附近的未燃混合气
另外
高温裂解产生的CO
OH等成分
在膨胀过程中随温度下降
又部分化合而放出热量
由于燃烧放热速率下降
加之气体膨胀作功
使缸内压力很快下降
为保证高的循环热效率和循环功
应使后燃期尽可能短
以保证燃烧持续期
在40°～60°CA范围之内
近年来随着汽油机热效率的提高
燃烧持续期逐渐缩短为
40°CA之内
但燃烧持续期过短时
对提高热效率的效果已不明显
反而会增加汽油机工作粗暴程度
最后
我们对汽油机和柴油机的燃烧过程
做一个对比分析
图给出了汽油机与柴油机的
大负荷时的示功图及燃烧放热率
从图中可以看出
两者的形状有显著不同
首先
汽油机放热率曲线
不管是大负荷还是小负荷
均呈“单峰”形状
而柴油机在大负荷时
往往呈“双峰”形状
其次
汽油机放热率曲线
一般呈左右对称形状
因此其放热率“重心”
往往与50%累计放热率的相位
这里用CA50表示
以及放热速率峰值大致重合
而柴油机无此明显特征
柴油机燃烧时放热率峰值
一般对应最大压力升高率的位置
由放热率曲线形状还可以看出
柴油机的放热率重心
或者是用CA50表示 要早于汽油机
关于汽油机的燃烧过程分期
以及与柴油机燃烧过程的对比分析
我们就介绍到这里
同学们 再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
