汽油机的点火燃烧过程可以分为三个阶段:着火落后期、速燃期和后燃期。
1. 着火落后期
着火落后期是火花塞点火后的第一个阶段,也称为滞燃期、点火延迟期、初燃期或火焰发展期。这个阶段从A点开始,到B点形成火焰中心。A点是火花塞点火的瞬间,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%,此时火花塞间隙之间的压力和温度已经发生了几次变化,但是整个气缸内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
速燃期也称为明显燃烧期、主燃期、快速燃烧期或火焰传播期。这个阶段是从B点到C点,其中大部分燃料(约70-90%)在这个阶段烧完,燃烧放热主要发生在火焰前锋面上,火焰传播速度在50-60m/s之间。速燃期对汽油机的性能有决定性影响,越接近上止点,汽油机的动力性和经济性越好。但是过高的速燃期可能会导致噪声、振动大和排放不佳。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点的出现可以通过改变点火提前角进行调整。火焰传播速度越快,速燃期的压升率越高。
3. 后燃期
后燃期也称为补燃期、末燃期或燃尽期。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,因此需要尽量减少后燃期。
汽油机的燃烧过程可以被看作是做功冲程的两个阶段:第一阶段是发火期,即从火花塞产生火花,促使火花附近的混合气急剧氧化,温度升高到出现第一个火焰;第二阶段是火焰推进期,此时活塞在上止点附近,火焰前锋以30-70m/s的速度,逐渐向四周推进,直到汽缸内的可燃混合气烧完为止。