通常,汽油机燃烧是火花点火和火焰传播,根据气缸内压力变化特征,可以将燃烧过程分为三个阶段。
1、着火落后期,又称为滞燃期、着火延迟期、初燃期、火焰发展期。
着火落后期是从A点火花塞点火开始到B点形成火焰中心,A点是火花塞点火的瞬间,A点到上止点之间的角度也就是点火提前角;形成火焰中心的B点是压力上升线和纯压缩线分离的点。着火落后期约占整个燃烧期的10%左右,这时候是火花塞点火三阶段(击穿阶段、电弧放电阶段、辉光放电阶段)发生的时候,火花塞间隙之间的压力和温度已经发生了几次变化,但从整个气缸看来,气缸内工质的压力和温度没有明显升高,只是形成了中间产物,放热很少。
2、速燃期,又称为明显燃烧期、主燃期、中燃期、快速燃烧期、火焰传播期。
速燃期是从形成火焰中心的B点到压力最高点C点,期间大部分燃料(约70-90%)是在这个阶段烧完的,燃烧放热主要是在火焰前锋面上进行,火焰烧遍整个燃烧室,缸内压力和温度急剧升高,压升率高(通常在0.2~0.4MPa/(CA)),火焰传播速度快(约50~60m/s)。
形成火焰中心的B点一般出现在上止点前12°-15°比较合适。压力最高点C点一般被希望出现在上止点后10-15°CA。
速燃期对汽油机性能有决定性影响,速燃期越短,越接近上止点,汽油机的动力性、经济性也越好。但过高可能会导致噪声、振动大、工作粗暴、排放不佳。
速燃期的燃烧速度几乎只取决于强湍流的脉动速度。
压力最高点C点出现的时刻,一般可通过改变点火提前角调整。火焰传播速度越快,速燃期的压升率越高。
3、后燃期,又称为补燃期,末燃期、燃尽期。
点D是燃料基本烧完的点,总燃料的5-10%左右在后燃期被燃烧掉。由于燃料与空气的混合并非完全均匀,加上燃烧产物在高温下可能发生热分解,因此,在火焰锋面传到末端混合气后,缸内仍有未完全燃烧的燃料存在。后燃期是活塞下行,缸内压力很快下降,热能转化为功的能力减弱,所以要尽量减少后燃期。