第四章 内燃机燃烧.ppt

第四章 内燃机的燃烧 § 4－1 燃烧的基本理论 § 4－2 内燃机缸内的空气运动 § 4－3 点燃式内燃机的燃烧 § 4－4 点燃式内燃机的燃烧室 § 4－5 压燃式内燃机的燃烧 § 4－6 压燃式内燃机的燃烧室 §4－1 燃烧的基本理论 一、燃烧现象的分类 二、燃烧反应方程式 三、燃烧所需空气量 四、燃烧热与绝热火焰温度 § 4－2内燃机缸内的空气运动 一、涡流 1、进气涡流产生的方法 2、压缩涡流 二、挤流 三、滚流 1、滚流的形成 2、滚流的发展变化过程 3、进气涡流与滚流的比较 四、湍流 § 4－3 点燃式内燃机的燃烧 一、汽油机的正常燃烧过程 1、滞燃期（着火延迟期） 2、急燃期 3、后燃期 4、结论 二、汽油机的非正常燃烧过程 （一）爆燃 1、爆燃及其危害 2、影响爆燃的因素 （1）结构型式的影响 （2）运转条件的影响 （3）防止爆燃的措施 （二）早燃 1、早燃现象 2、影响早燃的因素和防止措施 § 4－4点燃式内燃机的燃烧室 一、对汽油机燃烧室的要求 二、汽油机典型燃烧室 1、楔型燃烧室 2、浴盆形燃烧室 3、半球形燃烧室 4、汽油机典型燃烧室的性能比较 三、稀混燃烧及快燃系统 梅氏火球形燃烧室 三、分层充气燃烧系统 § 4－5 压燃式内燃机的燃烧 一、柴油机的可燃混合气形成 二、燃烧过程 （一）燃烧阶段的划分 1、着火延迟期（滞燃期） 2、急燃期 3、缓燃期 4、后燃期 （二）对柴油机燃烧过程的要求 （三）着火延迟与燃烧噪声 1、着火前的物理－化学过程 2、燃烧噪声 § 4－6压燃式内燃机的燃烧室 一、直接喷射式燃烧室 （一）开式燃烧室 （二）半开式燃烧室 1、四角形燃烧室 2、小松燃烧室 （三）球形油膜燃烧室 二、分隔式燃烧室 1、预燃室燃烧室 2、涡流室燃烧室 3、涡流预燃室燃烧室 3）降低燃烧噪声的措施 a、缩短滞燃期 选用十六烷值高的燃料，其压力升高平缓，最高燃烧压力也低。 b、减小滞燃期内的喷油量 采用两级燃烧方式，即把每循环供油量分成两部分，分两次喷入气缸。 c、减少滞燃期内形成的可燃混合气数量 把大部分燃料喷到燃烧室壁上，只有很小部分分散在热空气中形成少量可燃混合气首先着火，保证初期放热较少。 根据混合气形成和燃烧室结构特点，压燃式内燃机的燃烧室可以分为两大类： 一、直接喷射式燃烧室 二、分隔式燃烧室 直接喷射式燃烧室是由活塞顶面、气缸盖底及气缸套上部周壁之间组成的，中间没有明显分隔的燃烧室，燃烧室内的空气运动对混合气形成与燃烧有着十分重要的影响。 1）直接喷射式燃烧室的优点： 结构简单、燃油油耗率比分隔式燃烧室低15～20％、起动容易； 2）直接喷射式燃烧室的缺点： 最大爆发压力较高、喷油系统易出故障，噪声及排放指标欠佳等。 3）直接喷射式燃烧室的应用： 在舰船和固定式柴油机的传统应用领域继续占据统治地位，目前在小型高速柴油机上也被广泛采用。 4）直接喷射式燃烧室的分类： 1）按照活塞顶部燃烧凹坑的深浅分为： 开式燃烧室、半开式燃烧室 2）按照气缸内气流运动情况分为： 无涡流燃烧室、有涡流燃烧室 开式燃烧室的结构十分简单，活塞顶部的凹坑较浅，凹坑口径与活塞直径之比一般大于0.7。 优点： 进气道较圆滑，具有良好的充气性能； 结构紧凑，其面容比在各种燃烧室中最小，HC排放低； 火花塞能布置在燃烧室中央，火焰传播路径最短，燃烧速率高，热损失小，高速动力性最好。 缺点： 燃烧室内混合气的涡流较弱，容易在低速大负荷工况时引起爆燃； 压升率高，工作粗暴， NOx排放较高； 半球形燃烧室气门双行排列，且气门倾斜，增加了配气机构的复杂性，宜采用双顶置凸轮轴； 短 限制大 差 容易提高 限制小 小 最小 高 小 最复杂 较大 差 长 稍受限制 特别好 较易提高 限制较小 较小 中等 中等 中等 较复杂 较小 较好 长 稍受限制 好 难以提高 限制大 大 大 低 大 较简单 小 好 火焰传播距离 火花塞的布置 挤气效果 压缩比 气门面积 气道弯曲程度 F/V值 充气系数 散热损失 气门机构 噪音 维修性 半球形 楔形 浴盆形 在理论空燃比范围内，汽油机比油耗和CO、HC、NOx排放均较高，且容易出现爆燃现象。 研究表明，矛盾可以采用稀燃和快燃技术解决。 分析： 1）稀燃技术可以采用高压缩比，从而有利于提高热效率，改善经济性和排放性能。 2）稀薄混合气的可燃性较差、燃烧速率较低、容易出现熄火现象。 3）因此，必须采取措施组织混合气的可靠点火和快速燃烧，寻求一种燃烧速率尽可能快的燃烧室，以实现“快速、稀燃”的目的。 设计思路： 缩短火焰传播距离