第5章：内燃机形成和燃烧

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1、第5章：内燃机的形成和燃烧一、涡流1、进气涡流：绕气缸轴线有组织的气流运动。可分为刚体流和势流，进气涡流主要用于增加火焰传播速率，实现快速燃烧。活塞接近上止点时，刚体流动增强，势流运动明显减弱.2、进气涡流的大小由进气道形状和发动机转速决定。3、进气涡流的产生方法：A、采用带导气屏的进气门（气门不能旋转）B、切向气道C、螺旋气道4、气道的评定方法：气道的质量指标：流动阻力和涡流强度。一般采用叶片风速仪模拟测量气缸内涡流的转速或用角动量矩直接测量出涡流的角动量，气体流量用流量计测。测量方法一般用定压差法，在不同的气门升程下测量气门的转速和气体流量。用无量纲流量系数评

2、价不同气门升程下气道的阻力特性或流动能力。用无量纲涡流数评价不同气门升程下气道形成涡流的能力。二、挤流在压缩过程后期，活塞表面的某一部分和气缸盖彼此靠近时所产生的径向或横向气流运动称为挤压流动，又称挤流。挤流强度主要由挤气面积和挤气间隙的大小来决定。在压缩过程中形成的有组织的旋转空气运动称压缩涡流。一、滚流在进气过程中形成的，绕垂直于气缸轴线的有组织的空气旋流，称为滚流或横轴涡流。滚流较适宜于4气门汽油机上使用，滚流在压缩过程中动量衰减较少，活塞接近上止点时，大尺度的滚流将破碎成小尺度的涡，使湍流强度和湍流动能增加，大大提高火焰传播速率，改善发动机性能二、湍流在气

3、缸形成无规则的气流运动成为湍流。湍流在汽油机上主要用于提高火焰传播速度，在柴油机上组织适当的湍流可以改善燃油与空气的混合。第二节点燃式内燃机的燃烧一、点火过程与着火落后期1、火花点火过程：A.击穿阶段：击穿电压：10—15KV，电极间的气体温度60000K，产生一个强烈的激波向四周传播，等离子的通道体积迅速膨胀，压力、温度迅速下降，火花塞间隙的峰值电流达200A，整个击穿间的和时间很短，约10NSB.电弧阶段：电弧放电的电压较低（50~100V），电流很高。在电弧阶段火焰传播开始发生。C.辉光放电阶段：辉光放电阶段的特征是电流低于200MA，在阴极上有大的电压降，

4、（300—500V），温度较高，离子化程度很低，（低于0.01％），大部分的点火能量在此时放出，能量损失比电弧阶段大，气体的平均温度下降到3000K.静止的化学计量比的混合气点火能量0.2MJ，较稀或较浓的混合气及电极处混合气有较高流速时，需要点火能量3MJ，使发动机在各种工况下都能可靠点火，常规系统供给的能量20—50MJ。1、滞燃期A.从火花点火到气缸压力明显脱离压缩线时的时间或曲轴转角B.火花点火开始后观察气缸内的火焰传播至某一定的小半径时所需的时间。C.从火花点火开始直到气缸内1％的燃料烧完了的时间或曲轴转角（又名火焰发展角）二、点燃式内燃机中的正常燃烧预

5、混燃烧与扩散燃烧:在燃烧过程中，混合过程比燃烧反应要快得多，或者在火焰到达之前燃料与空气已充分混合，这种可燃混合气的燃烧称为预混燃烧。柴油机的大部分燃料是在着火后喷入气缸的，它处于一边与空气混合、一边燃烧的情况下，由于混合过程比反应速率慢，燃烧速率取决于混合速率，混合过程控制了燃烧速率，这就是扩散燃烧。扩散燃烧的特征：燃烧速率取决于燃料和氧化剂达到适宜进行化学反应所需要的速率点燃式发动机的燃烧过程：1、着火阶段：从火花跳火到形成火焰中心的阶段2、急燃期：火焰由火焰中心到烧遍整个燃烧室的阶段，也成火焰传播阶段。3、后燃期：急燃期终点到燃料燃料基本上完全燃烧点为止。为

6、了保证汽油机工作柔和、动力性良好，一般使着火点在上止点前12--15°C，最高燃烧压力在上止点后12--15°C。燃烧过程按已燃质量划分1、火焰发展期：从火花点火到燃料化学能释放10％之间的曲轴转角间隔期2、快速燃烧期：大量工质燃烧所需的曲轴转角间隔，指火焰扩展阶段（已燃质量百分数达到10％）到火焰转播过程终点（通常指已燃质量百分数达90％）曲轴转角间隔。3、总燃烧期：整个燃烧过程的持续期，是火焰发展期与快速燃烧期之和。燃烧循环变动：发动机在某一工况稳定运行时，这一循环和下一循环燃烧过程的进行情况不断变化，具体表现在压力曲线、火焰传播情况、发动机功率输出均不相同。

7、表征燃烧循环变动的参数分成三大类：1、与气缸压力有关的参数：最高气缸压力及最高压力的曲轴转角、最大压力升高比及最大压力升高比曲轴转角2、与燃烧速率有关的参数：最大燃烧速率、火焰发展角、快速燃烧角1、与火焰前锋位置相应的参数：火焰半径、火焰前锋面积、已燃和未燃的容积随时间的变化曲线、火焰到达某一位置所需要的时间平均压力变动系数是燃烧稳定性和评价车辆驱动的主要参数。此值不应超过10％产生燃烧循环变动的原因：1、燃烧过程中气缸内气体运动状况的循环变动2、每循环气缸内的混合气成分（特别是在点火瞬间火花塞附近），由于空气、燃料、EGR、和残余废气之间混合情况的变动而造成燃烧

8、的变动。降