循變結構

循環變動的點燃式發動機的燃燒方式和結構。

燃燒循環變動(又稱燃燒循環壓力變動)是點燃式發動機燃燒過程的一大特徵。它的含義是當發動機以某一工況穩定運行時，這一循環和下一循環的燃燒過程的進行情況不斷變化，具體表現在壓力曲線、火焰傳播情況及發動機功率輸出均不相同。

基本介紹

• 中文名：循變結構
• 含義：點燃式發動機的燃燒方式和結構
• 特點：燃燒過程不斷變化
• 領域：工程技術

含義

燃燒循環變動(又稱燃燒循環壓力變動)是點燃式發動機燃燒過程的一大特徵。它的含義是當發動機以某一工況穩定運行時，這一循環和下一循環的燃燒過程的進行情況不斷變化，具體表現在壓力曲線、火焰傳播情況及發動機功率輸出均不相同。

意義

當採用稀薄燃燒和在低負荷、低轉速下運行時，這種循環的變動會加劇，有些循環的燃燒過程進行得快，有些循環進行得慢，從而使發動機的轉速和輸出轉矩產生波動，影響發動機的性能。

另外，對於燃燒快的循環，氣缸最高燃燒壓力和爆燃的趨勢都增加，因而限制了壓縮比的提高；對於燃燒慢的循環，很有可能在排氣門開啟時混合氣還未燃燒完，因而碳氫排放及油耗會大幅度上升，這種情況更易在稀燃混合氣燃燒或怠速工況時發生。

由於循環變動，對於每一循環點火提前角不可能都處在最佳值，又會影響發動機性能指標。如果消除了氣缸壓力的循環變動，可以降低最高燃燒壓力，改善工作粗暴性和燃油經濟性，降低發動機污染物排放量。

燃燒循環變動的表征參數

表征燃燒循環變動的參數大體上可以分為兩類：

與氣缸壓力相關的參數

比如最高燃燒壓力、相應於最高燃燒壓力的曲軸轉角、最大壓力升高率、相應於最大壓力升高率的曲軸轉角和發動機平均指示壓力等。

與燃燒速率相關的參數

比如最大燃燒速率、火焰發展曲軸轉角、快速燃燒曲軸轉角等。由於壓力參數比較容易測量，因此常用它來表征燃燒的循環變動。

產生原因及降低措施

導致點燃式發動機燃燒循環變動的原因很多，以下兩個因素被認為是最主要的：

1、氣缸內氣體運動狀況的循環變動。

2、氣缸內的混合氣成分的循環變動。

總之、氣流速度(平均參數和湍流參數)的變動，空燃比的變動，空氣、燃料和廢氣混合情況的變動是造成燃燒循環變動的主要原因。

降低燃燒循環變動的措施：

1、多點點火有利於減少燃燒循環變動。

2、組織進氣渦流能增加燃燒速率，從而減少燃燒循環變動。

3、提高發動機轉速、在氣缸內形成更強烈的湍流也能減少燃燒循環變動。

4、採用化學計量或者略濃空燃比的混合氣，由於火焰溫度和傳播速度比較高，因此燃燒循環變動最小。

5、採用燃油電控噴射技術可改善循環之間的混合氣濃度不均勻性，降低燃燒循環變動。

6、採用快速燃燒技術，提高火焰的傳播速率有助於減少燃燒循環變動。

7、加大點火能量，最佳化放電方式，採用大的火花塞間隙有助於減少燃燒循環變動。

點燃式發動機

結構

（1）機體與缸蓋

機體主要起骨架作用，安裝各個機構和系統，包括）體、油底殼、曲軸箱；）蓋組成燃燒室，布置各零件。

（2）曲柄連桿機構

主要包括：活塞、連桿、曲軸三部分，包括活塞連桿組和曲軸飛輪組。主要的作用是將活塞的往復直線運動轉換為曲軸的旋轉運動並對外輸出動力。

（3）供給系統

包括：燃油供給系統和進排氣系統。主要作用是將燃油和空氣及時地供給氣缸，並將燃燒後的廢氣及時排出氣缸。

（4）配氣機構

主要包括氣門組和傳動組。主要作用是定時開啟和關閉進排氣門。

（5）點火系統

主要包括：火花塞、點火線圈、斷電器和分電器。主要作用是點燃混合氣。

（6）冷卻系統

主要類別：風冷和水冷系統兩種。水冷系統主要部件：水泵、風扇、水箱和節溫器。作用是防止發動機過熱，及時散發熱量。

（7）潤滑系統

潤滑方式分為：飛濺潤滑和壓力潤滑。主要部件：集濾器、機油泵、濾清器、各種閥體等。作用是潤滑、冷卻、清潔、密封和防腐。

（8）起動系統

主要部件：起動機、空氣壓縮機等。作用是藉助外力使內燃機起動。

四衝程汽油機的工作原理

汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣衝程被吸入氣缸，混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能，高溫高壓的氣體作用於活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四衝程汽油機在進氣衝程、壓縮衝程、做功衝程和排氣衝程內完成一個工作循環。

吸氣衝程（intake stroke）活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關閉，曲軸轉動180°。在活塞移動過程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內氣體壓力降低，氣缸內形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入氣缸，並在氣缸內進一步混合形成可燃混合氣。由於進氣系統存在阻力，進氣終點氣缸內氣體壓力小於大氣壓力。進入氣缸內的可燃混合氣的溫度，由於進氣管、氣缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘餘廢氣的混合而升高到340～400K。

壓縮衝程（compression stroke）時，進、排氣門同時關閉。活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸內混合氣受壓縮後壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力可達800～2000kPa，溫度達600～750K。

做功衝程（power stroke）當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使氣缸內氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力達3000～6 000kPa，溫度達2 200～2 800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，並通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。隨著活塞下移，氣缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降。在做功衝程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉動180°。

排氣衝程（exhaust stroke）排氣衝程時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。排氣門開啟時，燃燒後的廢氣一方面在）內外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由於排氣系統的阻力作用，排氣終點的壓力稍高於大氣壓力，排氣終點溫度900～1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘餘廢氣。