内燃机学 教学课件 作者 周龙保第五章 5.2.pptVIP

第二节 点燃式内燃机的燃烧 火花点火 SPARK IGNITION 二、最小点火能量 电极间隙d由最小变大，存在一个间隙值d0，使得形成火核的最低火花放电能量最小； 汽油化学计量比的混合气点火能量约0.2mJ； 较稀或较浓混合气，以及电极处的混合气有较高流速时，点火能量为3mJ； 发动机常规点火系统供给的能量一般为30～50mJ。 火焰传播 FLAME PROPAGATION 点燃式内燃机中的不正常燃烧ABNORMAL COMBUSTION IN SI ENGNE 2、防止爆燃的方法 推迟点火 缩短火焰传播距离 终燃混合气的冷却 增加流动，提高火焰传播速度 提高燃料的抗爆性 降低终燃混合气的温度、压力，缩短火焰前锋到达时间。 3、发动机结构因素与运转条件对爆燃的影响 运转因素 点火提前，爆燃倾向加大 沉积物使爆燃倾向增加 转速增加，爆燃倾向减小 负荷减小，爆燃倾向减小 过浓或过稀的混合气有助于减小爆燃 结构因素 气缸直径大，燃倾向增大 火花塞靠近排气门安装，爆燃倾向减小 铝合金活塞,爆燃倾向减小 火焰传播距离缩短、紊流强度提高的燃烧室结构均有助于减小爆燃倾向 二、表面点火 Surface Ignition 1－早火 2－正常点火 3－后火 4－倒拖 非爆燃性表面点火 Non-knocking Surface Ignition 通常是发动机长时间高速高负荷运行后，火花塞绝缘体、电极或排气门高温引起的。 是由燃烧室沉积物引起的爆燃性炽热点火。 在低速低负荷运转时，在燃烧室表面沉积物中或多或少含有碳，混合气中又有氧气。在高温下，碳粒急剧氧化和白炽化并将混合气点燃。 一种危害性最大的表面点火现象 。 爆燃性表面点火__激爆 Knocking Surface Ignition 三、续走 RUN-ON 发生在节气门完全关闭，并且已断火之时。 不是炽热点引燃的表面点火现象，而是由于混合气自燃。 发动机转速很低，进气系统中混合气流量很小，废气回流使其温度很高，自燃。 怠速时，冷却水循环不良，混合气因高温而，使发动机在断火和节气门关闭后仍继续运转。 四、部分燃烧、失火及发动机工作稳定性 Unstable Combustion 当点燃式发动机的未燃混合气偏稀，或残余废气系数大或排气再循环量较大时，则火焰发展期、快速燃烧期及燃烧的循环变动将增大，达到某一数值时，发动机运转变得粗暴且不稳定，碳氢排放迅速增加。 * 正常燃烧 不正常燃烧 火花点火过程 SI ENGINE COMBUSTION 主要学习内容 击 穿 阶 段 电 弧 阶 段 形成电流通道后，电压较低，但电流仍很高（50～100A），中心区温度下降到6000 K。一般认为，在电弧阶段火焰传播开始发生 辉光放电阶段 电流低于200mA，阴极上有大的电压降(300～500V)且温度较高，离子化程度很低(低于0.01％)绝大部分的点火能量在此时放出,能量损失比电弧阶段更大 。 火花塞电极在电压（10～15kV）作用下击穿电极间隙内的混合气，间隙内阻抗降低，形成电流通道，（峰值200A） 一、火花点火过程 d d d min (Emin) min Emin d 0 一、定容弹中的预混燃烧 燃烧部分的膨胀产生对已燃、未燃部分压缩 PREMIXED COMBUSTION IN BOMB 燃料的理化特性 混合气成分 混合气空燃比 混合气温度、压力 混合气的流动状态 二、火焰传播主要影响因素 Effects on Flame Propagation 三、火焰传播和燃烧速率 FLAME PROPAGATION BURNING RATE 层流火焰传播速度 湍流火焰传播速度 火焰前锋速度 1. 层流火焰传播 (laminar flame propagation) h 火焰前锋相对于未燃混合气的传播速率。 导温系数（Thermal diffusivity） Splading 方程： 计算经验公式 p 压力( kPa) 燃空当量比 ? 未燃气体温度(K) -140.51 -138.65 -84.72 -78.34 36.92 34.22 26.32 27.58 1.11 1.08 1.13 1.21 甲醇 丙烷 异辛烷 汽油 B BM ΦM 燃料 不同燃料ΦM、B和BM值 2. 湍流火焰速率(turbulent flame propagation) 弱湍流皱褶火焰前锋面 缸内湍流强度不高时，可用经验关系式 3. 火焰传播速率(flame speed) 火焰前锋相对壁面的绝对传播速率。 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Se已燃区膨胀速