PPT1-内燃机缸内气体流动与气道-刘书亮.pdf

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1、内燃机缸内气体流动与气道内燃机缸内气体流动与气道刘书亮2008年7月天津大学内燃机国家重点实验室1内燃机燃烧内燃机燃烧油气油气混合气混合气燃烧燃烧能能环源动力性经济性排放特性境32内容目录内容目录1.内燃机缸内空气运动的主要形式2.缸内空气运动对发动机的影响3.气流运动研究与检测技术4.涡流和滚流强度的测量及评价方法的比较5.螺旋气道制造偏差对性能的影响6.变压差技术7.几个评价参数，Cf，Rs，Cp，Cd，Z8.涡流比的预测精度，SKLE，湿度，可压缩性31.1.内燃机缸内空气运动的主要形式内燃机缸内空气运动的主要形式•直喷柴油机缸内空气运

2、动–涡流，立轴涡流，主要运动–挤压流–湍流•汽油机缸内空气运动–滚流，横轴涡流；–涡流，立轴涡流；–兼有滚流和涡流的称为斜轴涡流；–挤压流–湍流4567目的意义目的意义•现代内燃机的燃烧系统需要一个完善理想的经过校准了的涡流/滚流以便获得优化的发动机性能，因此，出于对排气污染以及发动机效率的考虑，缸内空气运动的检测变得越来越重要。•优化燃烧过程，满足当代对发动机功率输出，热效率，和排放的要求。•缸内空气运动的宏观流动以及湍流运动能显著的影响燃油与空气的混合，传热以及燃烧速度。•对气缸盖，进气管进行流动试验可帮助发动机设计师们加深理解并优化流动

3、性能和缸内气流运动。8影响缸内空气运动的因素影响缸内空气运动的因素•气道设计•气道方位•气门数目•气门屏蔽•气门座圈几何形状•活塞顶几何形状•其他9内容目录内容目录1.内燃机缸内空气运动的主要形式2.缸内空气运动对发动机的影响3.气流运动研究与检测技术4.涡流和滚流强度的测量及评价方法的比较5.螺旋气道制造偏差对性能的影响6.变压差技术7.几个评价参数，Cf，Rs，Cp，Cd，Z8.涡流比的预测精度，SKLE，湿度，可压缩性10•柴油机进气道–适当强度的涡流，与燃烧系统、燃烧室、喷油达到匹配：实现高功率、低烟度、低油耗–足够高的流量系数,保证

4、有足够高的充量•汽油机进气道–适当强度的涡流、滚流实现快速燃烧，–适当强度的涡流、滚流，实现稀薄燃烧,大幅度节能–适当强度的涡流、滚流实现汽油直喷(GDI)–足够高的流量系数，保证有足够高的充量•柴油、汽油机排气道–足够高的流量系数，保证排气充分，减少泵吸损失，提高充量11在内燃机中，涡流和滚流以不同机理产生湍流12不同燃烧系统对湍流火焰速度/层流火焰速度之比（FSR）的影响13滚流滚流•优点–主要用在TDC附近产生小尺度湍流从而提高火花点火发动机中火焰传播速度。–与涡流相比，它可以在较小的压降下产生较强湍流。–提高性能和效率。–降低爆震（末

5、端气体爆燃）倾向。–改善怠速稳定性和部分负荷燃烧稳定性。•缺点–产生不均匀混合—在直喷燃油系统中•湿壁作用显著且变化大。•可导致微粒生成。–对活塞的传热增加14直喷式燃烧室的形状直喷式燃烧室的形状15燃烧室中燃烧室中燃油束分燃油束分布形式布形式161718192021可变涡流比的效果22232425涡流涡流•优点–用于增加直喷柴油机中空气与燃油的混合–在上止点附近因挤流获得加强（放大），并从而增强了湍流。–提高燃烧速度•燃料混合对着火落后的影响•湍流对火焰传播速度的影响–提高性能和效率–降低爆震（末端气体）倾向–减少局部热点（NOx生成点）–

6、降低排烟，即使在高压共轨喷射柴油机中。•缺点–对气缸壁的传热损失提高了–在提高燃烧速度和传热损失增加之间需权衡利弊取得折中；–产生涡流需要付出代价--进气压降增大。2627双切向气道切向与螺旋组合双螺旋气道影响：小影响：中影响：大流量系数+3%流量系数0%流量系数-8%2829小结小结•滚流–主要用在TDC附近产生小尺度湍流从而提高火花点火发动机中火焰传播速度。–与涡流相比，它可以在较小的压降下产生较强湍流。–提高性能和效率。–降低爆震（末端气体爆燃）倾向。–改善怠速稳定性和部分负荷燃烧稳定性。•涡流–用于增加直喷柴油机中空气与燃油的混合–在

7、上止点附近因挤流获得加强，并从而增强了湍流,促进混合。–提高燃烧速度，提高性能和效率–降低排烟，即使在高压共轨喷射柴油机中。–降低爆震（末端气体）倾向–减少局部热点（NOx生成点）30内容目录内容目录1.内燃机缸内空气运动的主要形式2.缸内空气运动对发动机的影响3.气流运动研究与检测技术4.涡流和滚流强度的测量及评价方法的比较5.螺旋气道制造偏差对性能的影响6.变压差技术7.几个评价参数，Cf，Rs，Cp，Cd，Z8.涡流比的预测精度，SKLE，湿度，可压缩性313.3.研究方法、技术研究方法、技术1.缸内流动过程的微观研究—湍流速度场的变化

8、过程•热线风速仪CTA，单点测量，速度、湍流强度•激光多普勒测速仪LDA,LDV；单点测量，速度、湍流强度•激光粒子图像法，PIV，PTV；多点测量，二维速度流谱图