内燃机学 第五章.pptVIP

第一节 内燃机缸内的气体流动 二、挤流 在压缩过程后期，当活塞接近上止点时，气缸内的气体被活塞挤压流入燃烧室内，这种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（活塞顶隙）大小决定 当活塞下行时，燃烧室中的气体向外流到环形空间，称为逆挤流。 在压缩过程中形成的有组织的旋转空气运动，称为压缩涡流。 三、滚流 在进气过程中形成的，绕垂直于气缸的轴线旋转的有组织的空气旋流，称为滚流或横轴涡流 滚流较适宜于在四气门汽油机上使用，滚流在压缩过程中其动量衰减较少，当活塞接近于上止点时，大尺度的滚流将破裂成众多小尺度的涡，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 四、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（如壁面附近的燃油）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 图示出了常规高压线圈点火系统工作时电压与电流的变化情况。整个放电过程可分为三个阶段： （1）击穿阶段 (2) 电弧阶段 (3) 辉光放电阶段 击穿阶段---火花塞电极在很高的电压（约10~15kV）作用下，击穿电极间隙内的混合气。 电弧阶段---击穿阶段的未期造成了电极间的电流通道，产生电弧放电。在电弧阶段火焰传播开始发生。 辉光放电阶段---辉光放电阶段的特征是电流低于200mA。绝大部分的点火能量在此时放出。 2.滞燃期 滞燃期一般用以下三种方法定义： 1)从火花点火至气缸内压力明显脱离压缩线时的时间或曲轴转角。 2)火花点火开始后观察气缸内的火焰传播至某一设定的小的半径时所需的时间。 为试验方便，一般先求出火焰半径与时间的关系曲线，用外推法求出所设定的小半径的相应时间。 3)从火花点火开始直到气缸内10%的燃料燃烧完了的时间或曲轴转角（又名火焰发展角）。 以上三种方法测出的滞燃期在数值上差别较大，在使用时应指明采用何种定义的滞燃期。 二、点燃式内燃机的正常燃烧 (三) 点燃式发动机的燃烧过程 为研究方便起见，一般人为地把点燃式发动机燃烧过程的实际进展分成三个阶段 第I阶段 着火阶段 是指电火花跳火到形成火焰中心的阶段，这段时间约占整个燃烧时间的15%左右。一般是按气缸压力开始与压缩压力相分离的2点作为着火阶段终点 第III阶段 后燃期 它相当于急燃期终点3至燃料基本上完全燃烧点4为止 在后燃期中主要是湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。 此外，汽油机燃烧产物中CO2和H2O的离解现象比柴油机严重，在膨胀过程中温度下降后又部分复合而放出热量，一般也作后燃看待 第II阶段 急燃期 是指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段，也可称为火焰传播阶段 压力升高很快，压力升高率dp/dφ 一般用压力升高率代表发动机工作粗暴的程度、振动和噪声水平。火焰传播速率高的可燃混合气能促使dp/dφ增加，同样火花塞位置、燃烧室型式对压力升高率也有影响 急燃期终点一般为最高压力点3或最高温度点3’（有时3和3’点重合） (四) 燃烧过程按已燃质量分量划分 根据下图表示了每循环的已燃质量百分数与曲轴转角的函数曲线，表征点燃式发动机燃烧过程的特征是： 1)火焰发展期 2)快速燃烧期 3)总燃烧期 (五)火焰传播速率和燃烧速率 可燃混合气着火以后，即形成火焰中心，火焰由此中心以一定的速率传播到整个燃烧室 1、层流火焰传播速率 层流火焰传播速率定义为火焰前锋相对于未然混合气的相对速率 2、湍流火焰速率 由于汽缸内存在湍流，湍流火焰速率较之层流火焰大大增加 3、火焰传播速率 火焰传播速率定义为火焰前锋相对于燃烧室壁面传播的绝对速率 (六)着火界限或可燃范围 当可燃混合气过浓或过稀时，均不能点火。这两个界限的混合气浓度称为可燃范围或着火界限。要使混合气正常燃烧，必须保证混合气浓度在可燃范围之内。 各种燃料着火界限的数值不同，所有影响混合气初期放热速率和散热速率的因素，都会影响着火界限 1. 点火提前角不同时燃烧过程 点火提前角过大，燃烧开始过早，增加了压缩过程末期的消耗功，还使压力升高率过高； 点火提前角过小时，大部分燃料是在上止点后较晚燃烧的，热量的利用率下降，也增加了时间损失。 发动机每一工况都存在一最佳点火提前角，这时发动机功率最大，燃油消耗率最低。 在保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定的情况下，汽油机的功率、燃油消耗率、排气温度等随点火提前角的变化关系，称为汽油机点火提前特性 2.混合气浓度不同时的燃烧过程 在汽油机的转速、节气门开度保持一定，点火提前角为最佳值的情况下，当