内燃机学习题答案作者周龙保第五章节内燃机混合气的形成和燃烧课件

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1、第五章　内燃机混合气的形成和燃烧第一节　内燃机缸内的气体流动第二节　点燃式内燃机的燃烧第三节　点燃式内燃机的燃烧室第四节　压燃式内燃机的燃烧第五节　压燃式内燃机的燃烧室第六节　均质充量压缩着火燃烧发动机第一节　内燃机缸内的气体流动一、涡流二、挤流三、滚流和斜轴涡流四、湍流五、热力混合一、涡流(一)进气涡流(二)进气涡流的产生方法(三)气道的评定方法(一)进气涡流在进气过程中形成的绕气缸轴线有组织的气流运动，称为进气涡流。由于存在气流间的内摩擦和气流与缸壁之间的摩擦的耗损，将使进气涡流在压缩过程逐渐衰减，一般情况下在压缩终了时初始动量矩约有1/4～1

2、/3损失掉。当活塞接近上止点，大量空气被迫进入位于活塞顶燃烧室内，使凹坑内的切线速度有所增加。进气结束时，气缸内旋流速度的分布表明，小于某一半径，切线速度随半径的增加而增大，速度分布呈刚体流分布；超过这一半径，切线速度随半径的增加而减小，速度分布呈势流分布。当活塞接近于上止点时，刚体流动明显增强，势流运动明显减弱，可以认为此时燃烧室凹坑内的旋流运动为刚体流。研究表明，进气过程所产生的旋流可以持续到燃烧膨胀行程。进气涡流的大小主要由进气道形状和发动机转速而决定。(二)进气涡流的产生方法1.采用带导气屏的进气门(图5-1a)2.切向气道(图5-1b)3

3、.螺旋气道(图5-1c)1.采用带导气屏的进气门(图5-1a)1)由于导气屏减小气流流通截面，使流动阻力增加，充量系数降低。2)气门上有导气屏，为保证工作时气流的旋转方向和强度，进气门必须有导向装置，以防工作时转动，使结构复杂，制造成本增加。3)气门盘刚度不均匀，变形大，气门在工作时又不能转动，使气门容易偏磨，对密封不利。1.采用带导气屏的进气门(图5-1a)图5-1　产生进气涡流的方法a)导气屏　b)切向气道　c)螺旋气道1.采用带导气屏的进气门(图5-1a)图5-2　各类气道气门出口处的速度分布示意图a)带导气屏的进气门　b)切向气道　c)纯螺

4、旋气道2.切向气道(图5-1b)切向气道形状比较平直，在气门座前强烈收缩，引导气流以切线方向进入气缸，从而造成气门口速度分布的不均匀，它相当于在均匀速度分布的基础上，增加一个沿切向气道方向的速度v(图5-2b)。切向气道结构简单，在进气涡流要求低时，流动阻力不大，但当涡流要求高时，由于气门口速度分布过于不均匀，气门流通面积得不到充分利用，气道阻力将很快增加，因此切向气道仅适用于要求进气涡流强度不高的发动机上。切向气道对气口的位置较敏感，泥芯误差对气道的质量影响较大。3.螺旋气道(图5-1c)在气门座上方的气门腔内做成螺旋形，使气流在螺旋气道内就形成

5、一定强度的旋转，其气门口处气流的情况相当于在均匀速度分布的基础上，增加一个切向速度vt，合成后的速度图(图5-2c)是一个中心对称图形。因此，除了螺旋气道本身形成的动量矩外，速度分布对气缸中心不再形成动量矩了，这种气道称为纯螺旋气道。由于在气缸盖上布置气道时，螺旋室高度值不能很大，气流流入气缸时必然会含有一部分切向气流的成分，因此实际使用的螺旋气道中的空气旋转运动均由两部分组成。(三)气道的评定方法图5-3　气道稳流试验台1—试验气道　2—模拟气缸　3—叶片风速仪4—计数器　5—压差计　6—孔板流量计7—稳压箱　8—鼓风机　9—流量调节阀二、挤流在

6、压缩过程后期，活塞表面的某一部分和气缸盖底面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决定。汽油机上通常都利用较强的挤流运动来增强燃烧室内的湍流强度，促进混合气快速燃烧。当活塞下行时，燃烧室中的气体向外流到环形空间，产生膨胀流动，称为逆挤流。逆挤流在柴油机上有助于将燃烧室内的混合气流出，使其进一步与气缸内的空气混合和燃烧，对改善燃烧和降低排放十分有利。缩口形燃烧室可充分利用较强的挤流和逆挤流。三、滚流和斜轴涡流图5-4　滚流的基本过程a)进气过程　b)压缩过程　c)压缩终了四、湍流在气缸中形成

7、的无规则的气流运动称为湍流，是一种不定常气流运动。湍流可分为两大类，即气流流过固体表面时产生的壁面湍流和同一流体不同流速层之间产生的自由湍流，内燃机中的湍流主要是自由湍流。其形成的方式很多，既可在进气过程中产生，也可在压缩过程中利用燃烧室形状产生，还可因燃烧而产生。由于不规则性和随机性是湍流最主要的特征，因此常常用统计的方法来描述湍流特性参数，在统计定常的湍流场中五、热力混合直接喷射式燃烧室内的空气运动在压缩上止点附近接近刚体流，即燃烧室中的气流切向速度随燃烧室半径的增大而增加，燃烧室中心部分压力低，外围部分压力高。燃烧室内的流体一方面受到离心力的

8、作用向外运动，另一方面受到压差作用推向燃烧室中心。对于液体油滴或燃油蒸气，由于其密度比空气大，离心力起主导作用，呈向外运动