汽油机的燃烧过程

说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点,以及
对它们的要求。

汽油机燃烧过程是指汽油在发动机中燃烧时所经过的各个阶段。

燃烧过程的各个阶段具有不同的特点和要求，下面我们就来一一介绍。

1. 吸入阶段：在吸入阶段，汽油通过进气门进入到气缸内，在此
过程中需要保证充分的进气流量和良好的压缩，从而使汽油能够充分
混合并分配到所有气缸。

2. 压缩阶段：在压缩阶段，汽油被压缩和挤压，形成高压、高温、高能的混合气，使得气缸内的压力急剧升高。

这一阶段需要高效的压
缩机构和精密的燃油喷射系统。

3. 点火阶段：在点火阶段，点火塞点亮混合气，在高温环境中将
其中反应生成大量的热能。

这一阶段需要准确的点火时间和热值。

4. 燃烧阶段：在燃烧阶段，混合气被点燃并燃烧，从而产生大量
的热能和机械能。

这一阶段需要精准的燃烧控制和高质量的燃烧室。

5. 排气阶段：在排气阶段，废气被排出气缸，从而通风并清除燃
烧过程中产生的废气。

这一阶段需要高效的排气机构和稳定的排气温度。

对于汽油机燃烧过程各个阶段的要求，主要包括：精准的配气和
进气、高效的压缩和点火、精准的混合和燃烧控制、稳定的排气和节
能降耗等。

同时，汽油机还需要经受住高温高压和复杂工况下的考验，因此对发动机的性能、耐用性、可靠性等方面提出了更高的要求。

因此，制造汽油机需要经过多次完整的燃油动力性能测试和部件
功能测试，以确保汽油机能够稳定、高效地运行。

同时，不断提高汽
油机性能、降低油耗、提高排放标准，也是当前汽车制造业的主要发
展方向。

第二节 汽油机混合气的形成与燃烧一．汽油机混合气的形成1.化油器式汽油机混合气的形成汽油机的不同工况，对混合气成分的要求也不同。

化油器式汽油机的可燃混合气，是在气缸外部由化油器形成的，并通过节气门开度不同控制混合气的量，从而实现混合气的量调节。

1）发动机不同工况对混合气的要求理想的化油器，能够在满足最佳性能要求的前提下，使混合气成分随负荷（或混合气量）的变化而变化，如图3－1所示。

2）化油器的工作原理为满足发动机不同工况对混合气的要求，化油器设有主供油装置、怠速供油装置、加速供油装置、加浓供油装置和起动供油装置等。

2．电子控制燃油喷射汽油机混合气的形成电子控制的汽油喷射系统，以发动机转速和空气量为依据，由ECU 接受来自各个传感器的信号，如：进气量、曲轴转角、发动机转速、加速减速、冷却水温度、过气温度、节气门开度及排气中氧含量等，经处理后，将控制信号送到喷油器，通过控制喷油器开闭时间的长短，控制供油量，使达到最佳空燃比，以适应发动机运行工况的要求。

常用的多点燃油喷射系统示意图如图3－6所示。

二．汽油机正常燃烧过程当汽油机压缩行程接近终了时，由火花塞跳火形成火焰中心，点燃可燃混合气，火焰以一定速度传播到整个燃烧室，燃烧混合气。

1. 正常燃烧进行情况在混合气的燃烧过程中，火焰的传播速度及火焰前锋的形状均没有急剧变化，这种燃烧现象称为正常燃烧。

根据高速摄影摄取的燃烧图，或激光吸收光谱仪来分析燃烧过程。

如图3－7所示，为汽油机燃烧过程的展开示功图，它以发动机曲轴转角为横坐标，气缸内气体压力为纵坐标。

图中虚线表示只压缩不点火的压缩线。

燃烧过程的进行是连续的，为分析方便，按其压力变化的特征，可人为地将汽油机的燃烧过程分为着火延迟期、明显燃烧期和补燃期三个阶段，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。

1）着火延迟期从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止的这段时间，称为着火延迟期。

如图3－7中I 阶段所示。

从火花塞跳火开始到上止点的曲轴转角，称为点火提前角，用θig 表示。

说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。

汽油机燃烧过程可以分为四个主要阶段：进气阶段、压缩阶段、工作阶段和排气阶段。

下面是每个阶段的主要特点：
1.进气阶段：在进气阶段，汽缸活塞从顶部开始向下移动，吸
入空气和燃油混合物。

空气通过进气门进入汽缸，进气门打开时，燃油从喷油嘴喷入进气道中，与进入汽缸的空气混合。

这个阶段的主要特点是进气门开启，活塞运动向下，燃油和空气混合物进入汽缸。

2.压缩阶段：在压缩阶段，活塞开始向上移动，将进气混合物
压缩到汽缸顶部。

在这个过程中，活塞压缩气体，使混合物的密度增大，温度升高。

该阶段的主要特点是进气门关闭，活塞向上运动，压缩空燃混合物。

3.工作阶段：在工作阶段，燃烧发生。

当活塞到达压缩冲程的
顶点时，在火花塞的火花的作用下，点燃混合物。

燃料的燃烧释放出高温高压的气体，推动活塞向下运动，同时驱动汽车的曲轴旋转。

这个阶段的主要特点是燃烧发生，由于燃料的燃烧，高温高压气体产生，驱动活塞运动。

4.排气阶段：在排气阶段，废气通过排气门排出汽缸，为下一
个循环做准备。

当活塞再次向上移动时，排气门打开，废气被排出汽缸，同时进气门准备打开，开始下一个循环。

这个阶段的主要特点是排气门打开，活塞向上运动，废气排出。

这些阶段的循环不断地重复，驱动汽车发动机的连续运转。

通过控制燃油喷射和气门的开合时机，可以调整燃烧过程的效率和性能。

汽油机燃烧过程的计算模拟及优化汽油机发动机是一种非常普遍的内燃机，它以汽油为燃料，通过燃烧产生高温高压气体驱动活塞工作，从而产生动力。

但是，汽油机的燃烧过程是非常复杂的，需要进行计算模拟才能更好地了解其工作原理，并进行优化工作。

本文将介绍汽油机燃烧过程的计算模拟及优化的方法和技术。

1. 汽油机燃烧过程的基础知识汽油机的燃烧过程是指汽油被点燃后，与氧气发生化学反应，产生高温高压气体的过程。

汽油机燃烧的基本反应可用以下化学方程式表示：C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O其中，C8H18为汽油分子式，O2为氧气，CO2和H2O是产生的二氧化碳和水。

这个反应产生的热能进一步转化为高温高压气体，推动活塞工作，驱动汽车。

汽油机的燃烧过程是非常复杂的，其中包含着燃料喷射、点火、点燃延迟、燃烧速度、压力和温度等参数的变化，同时还涉及到流体力学和化学动力学等多个学科的知识。

2. 汽油机燃烧过程的计算模拟为了更加深入地了解汽油机的燃烧过程，可以采用计算模拟的方法进行研究。

汽油机的燃烧过程计算模拟通常是基于CFD(Computational Fluid Dynamics)技术，即计算流体动力学技术，利用数值方法模拟汽油机燃烧室内气体的流动状态、燃料的喷射过程、火花塞的点火等。

通过计算模拟，可以得到燃烧室内的压力、温度、速度等参数的变化过程，进而得到整个燃烧过程的状态。

汽油机燃烧过程计算模拟需要借助计算机软件完成，常用的汽油机燃烧过程计算软件有ANSYS、FLUENT等。

这些软件基于数值方法，对汽油机的燃烧过程进行数值模拟，能够得到燃烧室内气体的速度、压力、温度和化学物种等参数，可精确地描绘汽油机的燃烧过程。

模拟计算的过程是将各种物理学和化学反应模型输入计算机软件中，进行计算，统计出各参数在时间和空间上的分布情况。

但是，计算模拟仍然需要实验数据进行验证，才能保证计算结果的准确性和可靠性。

3. 汽油机燃烧过程的优化汽油机燃烧过程的优化一般包括以下几个方面：3.1 燃烧稳定性稳定的燃烧是保证汽油机性能优异的必要条件，稳定的燃烧应该具有以下特点：燃料混合均匀、火焰传播速度快、火焰传播方向和速度不受燃烧室内流动的影响等。