《05第五章内燃机混合气的形成与燃烧-2-2010》-课件设计（公开）.ppt

第三节 点燃式内燃机的燃烧室 一、点燃式内燃机的燃烧室 (一) 燃烧室设计的一般要求 (1)经济性高。 (2)燃烧放热率曲线等容度高。 (3)对大气的污染小。 (4)动力性高。 (5)不出现爆燃与表面点火等不正常燃烧。 (6)燃烧循环变动小。 (7)工作柔和，燃烧噪声小。 (8)满足速燃要求。 (9)稀燃能力强。 (10)起动性好。 (11)瞬态特性好。 (12)EGR的承受能力强。 （二）燃烧室的设计要点 1、压缩比 汽油机过去采用侧置气门L型燃烧室，虽经各方面改进，但压缩比只能在6.2~7之间。现代汽油机广泛采用顶置气门燃烧室，使燃烧室更为紧凑，压缩可提高到8~9。近年来国外研究一种新型浴盆型燃烧室加上高强度挤气旋流以及一种侧置楔型燃烧室，可将压缩比提高到12.5。 压缩比提高的危害 2、燃烧室面容比F／V F／V在某种意义上可以表示燃烧室的紧凑性，它与燃烧室型式以及汽油机的主要结构参数有关，侧置气门燃烧室的F／V大，顶置气门燃烧室的F／V要小得多，即使都是顶置气门，不同形状燃烧室的F／V值也是有差别的。一般来说，F／V大，火焰传播距离长，容易爆燃，HC排放高(图5—21)，相对散热面积大，热损失大。 3、火花塞位置及其性能 燃烧室中不同火花塞位置对燃料辛烷值要求也不同，图5—23示出了顶置气门燃烧室火花塞位置对辛烷值的要求。 布置火花塞时需考虑的其他因素 火花塞的点火性能对发动机性能的影响 火花塞的点火性能对发动机性能与排污有重大影响。 当火花塞间隙增加时，火核形成的位置将离开壁面，可以避开停滞在壁面附近残余废气的影响，另外，处于间隙内的混合气的绝对数量增加，着火的概率也增加。 4、燃烧室内的气流运动 5、燃烧室的优化途径 燃烧室的设计首先是选择燃烧室最佳几何形状。最佳几何形状将使发动机受益最大，损失最小。 燃烧室几何形状包括缸头和活塞顶形状、火花塞位置。 半球形或单坡屋顶式(用于缸内直喷式)缸头的燃烧室，使火焰前锋表面积迅速接近于最大值(燃烧迅速)，与燃气接触的表面积又最小(传热损失小)。 火花塞靠近燃烧室中心，对获得快速燃烧也是非常有利的。 (三)典型燃烧室 1、楔形燃烧室 2、浴盆形燃烧室 3、碗形燃烧室 4、半球形燃烧室 5、其他类型燃烧室 1、楔形燃烧室 2、浴盆形燃烧室 6105汽油机燃烧室改进前后的参数表 表5-3 6105汽油机原缸盖与改进缸盖在最大转矩时的燃烧参数 3、碗形燃烧室 4、半球形燃烧室 5、其他类型燃烧室 汽油机目前一个注目的研究方向是采用稀燃、速燃、层燃技术。采用稀薄混合气可以降低油耗、降低排放和提高压缩比。采用稀燃会降低火焰传播速度，因此往往需要采取措施组织混合气的快速燃烧。层燃也是在汽油机中燃烧稀混合气的一种技术措施。 (2) 双火花塞燃烧室 二、充量分层和缸内直喷燃烧系统 缸内直喷燃烧系统分为缸内直喷均质混合气燃烧系统和缸内直喷分层燃烧系统。 (一) 分层燃烧 前述汽油机采用的工质是均匀的，是空燃比变化在非常狭窄的范围内(A/F＝12.6~17)的混合气，这样的燃烧系统本身具有以下缺点： (二) 典型缸内直喷燃烧系统简介 1、轴向分层燃烧系统 2、福特缸内直喷燃烧系统(PROCO) 3、三菱缸内直喷分层充量燃烧系统 1、轴向分层燃烧系统 燃烧系统中，由进气形成较强的进气涡流，燃油正在进气行程的后期通过喷油器直接喷入气缸，从而在气缸内部形成易于点燃的浓混合气，从上至下形成内浓到稀的分层混合气。研究表明，这种分层状态可以维持到压缩行程的末期。 本田汽车公司成功地在一台4气门发动机上通过可变进气系统(VTEC-E)实现了轴向分层燃烧系统，其空燃比达到22：1，部分负荷时燃油消耗率降低12%，全负荷时采用理论空燃比配合EGR，同时采用三效催化转换器，最大功率时将空燃比控制在12.5：1。 2、福恃缸内直喷燃烧系统(PROCO) 3、三菱缸内直喷分层充量燃烧系统 第四节 压燃式内燃机的燃烧 一、着火与燃烧过程 二、放热规律 三、燃烧噪声 四、柴油机的冷启动性能 一、着火与燃烧过程 自压缩过程的末期燃料喷入气缸，直到排气门开启，燃烧产物自气缸中排出的整个燃烧、膨胀时期，燃料在气缸内经历着极为复杂的物理化学变化过程(它们常常是交织在一起向时进行的)。由于柴油机燃烧过程时间的短暂和情况的复杂，虽然经历了将近一个世纪的研究，但至今仍不能对其中许多细节问题给出明确的答复。图5—36表示出柴油机燃烧过程中所进行的物理化学变化的大致情况。 主要内容 （一）着火现象 （二）燃烧阶段的划分 （三）滞燃期 (一) 着火现象 在实际的柴油机中，燃料着火比上述情况要复杂。因为燃料喷入气缸后分散成大小不同的一群油粒，油粒与空气有相对运动，而气缸内各点