发布时间 : 星期六 文章汽油机燃料供给系的组成和工作原理更新完毕开始阅读7c7df71a52d380eb62946d25
济性。
汽油机的正常燃烧过程包括着火和燃烧两部分。
汽油和空气形成的可燃混合气必须经过着火阶段才能进行燃烧。所谓着火，是指混合气的氧化反应加速、温度提高，以致引起空间共一位置最终在某个时刻有火焰出现的过程。汽油机采用电火花点火的方式使可燃混合气着火。
在电火花点火之前，进入气缸的混合气受到缸壁和残余废气的加热，被压缩后其压力和温度升高，共产生缓慢的分解和氧化，处于容易着火的状态。电火花跳过后，靠其能量，使火花附近的混合气温度进一步升高，引起该部分的混合气电离，形成活化中心，其结果是氧化反应自动加快。当反应进行到一定程度，就会在火花塞电极间原处的混合气内出现明显发热发光的小区域，即火焰中心。为了使火花所产生的火焰成日起来，并使火焰传播发展，火花点火放出的热量必须大于向四周混合气的散热量，否则，火焰不能传播而自行熄灭。
电火花点燃均匀混合的可燃混合气，形成火焰中心后，火焰按一定的速率（一般为30m／S～60m／S）朝整个燃烧室呈球面状向外传播，燃烧室内有明显的火焰前锋向前推进，使未燃混合气受到压缩和热辐射，压力、温度急剧上升，当火焰前锋到达时将其点燃，直到燃烧完毕。这种燃烧称为正常燃烧过程。
为分析燃烧过程进行的情况，通常借助于燃烧过程展开示功图。图中实线表示点火后气缸压力变化的情况，虚线表示不点火时的情况。根据压力变化的特征，可将燃烧过程分为三个阶段：
（1）看火延迟期 （2）急燃期 （3）补燃期
（1）看火延迟期。从电火花跳火（点1）到火焰中心形成（点2），这段时期称为着火延迟期。
电火花在上止点前θ角(点火提前角)跳火以后，混合气中并不立即出现火焰，而是经过一个连续的化学反应加速的过程，在某一处混合气着火，形成火焰中心。着火延迟期与下列因素有关：
①燃料本身的分子结构和物理化学性质。燃料的着火温度及其热稳定性越低，则着火延迟期越短。
②压缩终点混合气的温度和压力。压缩比越大，点火开始时气缸内压力、温度越高，着火延迟期越短。
③混合气成分。试验表明汽油与空气的混合气在α= 0．8－0．9时，着火延迟期最短。 ④气缸内残余废气增多，着火延迟期延长。
⑤电火花能量。提高放电功率更能缩短着火延迟期。 （2）急燃期。从火焰中心形成（点2）至火焰传播到整个燃烧室，气缸内压力达最大值（点3），这段时期称为急燃期，也称火焰传播期。
在火焰中心形成后，由火焰层（即火焰前锋）开始层层向四周末燃混合气传播，气缸内压力迅速上升（实线从点2开始脱离纯压缩线上升），不久达到最大值（点3）。这时，火焰扩展到整个燃烧室，绝大部分混合气燃烧完毕，实现化学能与热能的转换，它是燃烧
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过程的主要阶段。
（3）补燃期。从最高燃烧压力（点3） 到燃料基本上燃烧完全，称为补燃期。
由于混合气中燃料与空气混合不匀，有少部分燃料在急燃期内未完全燃烧，以及高温分解的燃烧产物（HC、CO）重新氧化放热而形成补燃期。补燃产生在活塞远离上止点，燃烧室容积已明显增大的情况下，产生的热量不能有效地转变为机械能，还使排气温度上升，热效率下降。因此，应尽量减少补燃。 2、油机的不正常燃烧
汽油机的不正常燃烧，包括爆震燃烧(简称：爆燃)和表面点火。
l）爆震燃烧（简称：爆燃）
汽油机的爆燃是燃烧室内末端（相对于火花塞的位置而言）混合气在火焰前锋面尚未到达之前产生的自燃现象。气缸内火焰传播的过程中，处在最后位置上的那部分未燃混合气，在压缩终点温度To的基础上，进一步受到压缩和热辐射的作用，促使先期反应加速进行。如果在火焰前锋面尚未到达之前，未燃混合气已达到自燃的条件，则在其内部最适宜发火的部位产生一个或数个火焰中心，引发爆炸式的燃烧反应，伴随着爆燃的发生，可听到发出尖锐的类似金属的敲击声。 当仅有轻微爆燃发生（例如汽车加速行驶和上坡）时，火焰传播速度为100m／S～100m／S，可缩短燃烧过程，膨胀功得到充分利用，功率和热效率都有所提高，这是允许的。 当发生剧烈爆燃时，自燃形成的火焰中心传播速度高达1000m／S以上，使末端混合气在瞬间燃烧，气体的容积来不及膨胀，造成燃烧室局部温度和压力急剧上升，产生3kHz以上的高频压力波，以超音速向周围传播，撞击燃烧室壁而发出类似金属的敲击声。由于产生高频压力波，破坏了燃烧室壁的激冷层（该层起着隔热膜的作用），导致散热量增大，冷却系过热，各受热部位的温度过高，会引起活塞烧结、活塞环粘着、轴承损坏和气门烧蚀等。此外，由于局部温度高达 4273k以上，燃烧产物更易分解为 CO、H2、O2及游离碳，游离碳因不能再燃烧而随废气排出，形成排气冒黑烟现象。而CO、H2、O2等在膨胀过程中再燃烧，使补燃增加，排气温度上升，发动机过热，功率和热效率均下降，耗油率增加。有实验表明，严重爆燃时发动机的磨损比正常燃烧时大27倍，这是一种危害较大的燃烧现象。
据以上分析可知，任何促进末端混合气温度升高的因素（如增大压缩比、进气温度高等），任何缩短末端混合气反应时间的因素，或点火过早时，由于上止点附近的压力升高率增大，使末端混合气的压缩压力上升，都将促使爆燃更容易发生。因此，发动机在设计和使用中，都采取各种措施来防止爆燃的发生。
汽油的品质对产生爆燃有很大影响。燃用抗爆性强的汽油可以避免爆燃的产生（如裂化汽油具有较好的抗爆性）；在汽油中加入少量抗爆添加剂（如四乙铅抗爆剂，但因有毒已禁止使用），可提高汽油的辛烷值，使其抗爆性增强 2) 表面点火
在火花点火式发动机中，凡是不依靠电火花点火，而是由于炽热表面（如排气门头部、过热的火花塞绝缘体、电极与炽热的积炭等）点燃混合气而引起的不正常燃烧现象，称为表面点火。
它可分为以下两种：
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（1）非爆燃性表面点火。
产生在正常火花点火之后的称为后火，产生在正常火花点火之前的称为早火。 ①后火。当炽热点的温度比较低时，电火花点燃混合气后，在火焰传播的过程中，炽热点点燃其余混合气，但此时形成的火焰前锋仍以正常的速度传播，称为后火。这种现象可以在发动机断火后被发现，这时发动机仍像有电火花点火一样，继续运转，直到炽热点温度下降以后，发动机才停车。后火现象对发动机影响不大。 ②早火。当炽热点温度比较高时，常常在电火花正常点火之前，炽热点就点燃混合气，称为早火。由于混合气在进气及压缩行程中已长时间受到炽热表面的加热，故早火点燃的区域也比较大，一经着火，火焰的传播速度就较高，压力升高率也较大，使压缩行程末期的负功很大，这就导致功率损失和向气缸壁的散热增加，又进一步促使炽热点的温度升高，更早点燃混合气。这样，在单缸汽油机上的早火，往往导致停车。在多缸汽油机上，一个气缸的早火，虽不致于停车，但由于压缩行程未期的高温、高压往往是引起活塞连杆组机械损伤事故，以及气门。火花塞、活塞等零件过热的原因。
非爆燃性的表面点火，一般是在发动机以高转速、高负荷长时间运转之后，火花塞的绝缘体、电极和排气门高温所引起的。 （2）爆燃性表面点火。
它是由燃烧室沉积物引起的多点点燃的早火现象，是一种危害性最大的表面点火现象。
表面点火与爆燃是两种完全不同的不正常燃烧现象。爆燃是在电火花点火之后，混合气未燃部分的自燃现象；而表面点火则是炽热物点燃混合气所致。但两者之间存在着相互促进的内在关系：强烈的爆燃必然增加向气缸壁的传热，促成燃烧室炽热点的形成，导致表面点火；早火又使气缸压力升高率和最高燃烧压力增大，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，促使爆燃产生。
为避免表面点火现象的产生，可采取以下防范措施：避免长时间的小负荷运转，以及汽车频繁的减速和加速行驶；在汽油中加磷添加剂，可使沉积物减少，使炭的着火温度提高；注意清除燃烧室积炭和冷却水道内的水垢，保持燃烧室及排气门座附近的水道畅通，以确保冷却效果，使燃烧室壁面温度不致过高。 3、燃混合气浓度对燃烧过程和发动机性能的影响
可燃混合气的浓度对燃烧过程以及发动机的动力性和经济性有很大影响。
（1）理论混合气（α＝l）。它是理论上推算的完全燃烧的混合气浓度。实际上，由于时间和空间条件的限制，汽油不可能及时与空气绝对均匀混合，实现完全燃烧。 （2）稀混合气（α＞1）。它可以保证所有的汽油分子获得足够的空气而实现完全燃烧，因而经济性好。故称为经济混合气。常用经济混合气 α值多在 1．05～ 1．15范围内。若混合气过稀(α ＞1．15)，因空气量过多，燃烧速度减慢，热量损失加大，将导致发动机过热、动力性和经济性变差，化油器发生回火等不正常现象。当混合气稀到 α＝ 1．3～ 1．4时火焰无法传播，称为火焰传播下限。
（3）浓混合气（α＜1＝。由于汽油分子相对较多，混合气燃烧速度快、压力大、热损失小，发动机输出功率大，因此称其为功率混合气，其α值多在0．85～0．95范围内。功率混合气中空气相对较少，不能完全燃烧，因此经济性较差。若混合气过浓(α ＜0．8
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＝ ，则燃烧很不完全，产生大量的CO，并在高温高压的作用下析出游离的碳，导致发动机排气冒黑烟、放炮、燃烧室积炭、动力性和经济性变差、排放污染加剧。当混合气浓到α＝0．4～0． 5时，火焰将无法传播，发动机熄火，此值称为火焰传播上限。 （2）中等负荷工况。发动机负荷在25％～85％之间称为中等负荷。由于节气门开度较大，进入气缸的混合气数量增多，燃烧条件较好。此外，由于发动机大部分的时间处在中等负荷下工作，为提高发动机的经济性，应供给较稀的可燃混合气（α＝0．9～1．1）。
（3）大负荷和全负荷工况。发动机负荷在85％～100％称为大负荷和全(满)负荷。此时，为了克服较大的外部阻力，要求发动机发出尽可能大的功率。因此，必将节气门开大到接近全开或全开，供给质浓量多的可燃混合气（α＝0．85～0．95）。 2、过渡工况对混合气浓度的要求
汽车在运行中常遇到的过渡工况有冷起动、暖机和加速三种。 （l）冷起动工况。供给极浓的混合气（α=0．2～0．6），才能保证进入气缸内的混合气中有足够的汽油蒸气，以利于发动机起动。
（2）暖机工况。暖机是指发动机冷起动后，温度逐渐升高到能稳定地进行运转的过程。在此期间，混合气的浓度随温度升高而减小，从起动时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。
（3）加速工况。在节气门急剧升大的过程中，要用强制的方法向混合室中额外多供一些汽油，加浓混合气，以满足发动机加速的需要。
综上所述，车用汽油机在正常运转时，在小负荷和中等负荷工况下，要求化油器能随着负荷的增加，供给由较浓逐渐变稀的混合气。当进入大负荷直至全负荷工况下，又要求混合气由稀变浓，最后加浓到保证发动机发出最大动力。这种在一定转速下，汽车发动机所要求的混合气浓度随负荷变化的规律称为理想化油器特性。
理想化油器特性曲线与简单化油器特性曲线正好相反，简单化油器不能满足发动机实际工作时对可燃混合气浓度的要求。为此，现代化油器在简单化油器的基础上，加装了一系列自动调配混合气浓度的装置，如主供油装置、怠速装置、大负荷加浓装置。加速装置和起动装置；此外，还有一些特殊功能的附属装置，以保证车用汽油机在各种工况下都能供给适当浓度的混合气，满足发动机工作的需要。
(课堂小结)：
1、汽油机燃料供给系的功用和组成
（布置作业）：
3、画出汽油机燃料供给系的结构框图（说明各组成部分的名称）。
4、何谓爆震燃烧？何谓表面点火？可采取哪些防范措施？
（教学后记）：
学生对新技术的求知度很高，以后可以在授课中插入些相关的发动机新知识，提高学生的课堂积极性。
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