循環波動

現象及危害

實際汽油機的轉速和轉矩波動程度要比柴油機大得多，例如：汽油機的轉速波動一般大於+10r/min，而柴油機可穩定到+2r/min.這種波動主要來源於各循環之間的燃燒過程的波動。

由於存在循環波動，對於每一循環，點火提前角和空燃比等參數都不能調整到最佳值，因而發動機的性能指標不可能得到充分最佳化。隨著循環波動的加劇，燃燒不正常甚至失火的循環數逐漸增多，碳氫化合物等不可能完全燃燒產物增多，動力經濟性下降。同時，由於燃燒過程不穩定，也使得振動噪聲增大，零部件壽命下降。

示工圖分析結果表明，循環波動開始於燃燒初期，即主要是由各循環中火核形成前後到火焰前鋒面充分發展之前的著火燃燒過程的差別引起的。有兩個因素目前被認為是最重要的，即火花塞附近混合氣成分波動和氣體運動狀態波動。

儘管汽油機的燃燒方式為預製均勻混合氣燃燒，但這只是相對於柴油機燃燒而言，微觀上並不均勻。空氣、燃料、廢氣不可能在短時間內完全混合均勻，這就會使火花塞附近的混合氣成分隨時間不斷變化，因而著火落後期的長短和火核初始生長過程隨循環產生波動。

燃燒室內的氣體的流場特別是湍流強度分布是極不均勻的，火花塞附近微元氣體的運動速度和方向，將對火核的形成和初始成長速率有很重要的影響。流速過低，不利於火核的初始生長；而流速過高，散熱加快，會使已生成的火核被吹滅，火核位置不同，也會使此後的火焰發展有差異。

影響因素及改進措施

（1）過量空氣係數φa=0.8-1.0時的循環波動率最小，過濃或者過稀都會使循環波動率增大，這也是稀薄燃燒汽油機遇到的主要問題；

（2）油氣混合均勻程度有重要影響，而適當提高氣流運動速度和湍流程度可改善混合氣的均勻性；

（3）殘餘廢氣係數φr過大，則循環波動率增大，除合理控制殘餘廢氣量之外，通過燃燒室合理設計和組織掃氣以防止火花塞周圍廢氣過濃也很重要；

（4）發動機工況下不同則循環波動率不同，一般低負荷和低轉速時循環波動率增加；

（5）提高點火能量或者採用多點點火可降低循環波動率。