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1 第五章 内燃机混合气的形成和燃烧 §5-3点燃式内燃机的燃烧室 一、燃烧室 1.设计要求：在提高经济性的同时降低排放污染是当前最主要的要求。20世纪50年代以前的要求是提高经济性和动力性。 1）经济性高， ηit↑、bi ↓. 2）燃烧放热曲线接近等容曲线的程度要高。由曲线xb=f(φ)、dxb/dφ 考察 3）污染小。 4）动力性高 5）不出现爆燃与表面点火 6）燃烧循环变动小 7）工作柔和，燃烧噪声小 8）满足速燃的要求：φz60° 9）稀燃能力好 10）起动性、瞬态特性、EGR承受能力好 2 2.设计要点： 1）压缩比：设计抗爆性比较高的燃烧室以提高压缩比。 从以下几个方面考虑： a.缩短火焰传播路程，设计紧凑性燃烧室，注意火花塞位置。 b.易于形成湍流加快火焰传播速度。 c.远离火花区域设计适当的冷却面积。 d.减少易受高温影响的而产生的热点和表面沉积物的产生。 §5-3 点燃式内燃机的燃烧室 从提高功率和经济性角度来考虑，提高压缩比是有利的，但过大的压缩比会使发动机压力升高率增加，振动和噪声增加，并且对降低大气污染也不利。 3 2.设计要点： §5-3 点燃式内燃机的燃烧室 2）燃烧室面容比A／V是指燃烧室表面积与体积之比即面容比，是燃烧室紧凑性参数。 侧置气门燃烧室的A/V大，顶置气门燃烧室的A/V要小得多。即使同是顶置气门燃烧室，不同形状的燃烧室，其A/V值也有差别。 一般来说，A／V大，火焰传播距离长，容易爆燃，HC排放高，相对散热面积大，热损失大。 4   3）火花塞位置及对柴油机性能的影响： §5-3 点燃式内燃机的燃烧 a 火花塞应靠近排气门处，热混合气能及早燃烧，不致发展为爆燃。 b 火花塞间隙处的残余废气应能充分清扫，使混合气容易着火，提高发动机在暖机和低负荷时工作稳定性性能。 c 不希望有过强的气流在点火瞬间直接吹向火花塞间隙，吹散火核，导致失火。 d 火花塞的点火性能对发动机性能与排污有重大影响. 5   　4）燃烧室内的气流运动 燃烧室内形成适当强度的气流运动，可增加火焰传播的速度，扩大着火边界，燃烧更稀的混合气；降低循环变动率，降低HC排放。但过强的气流将是热损失增加，还可能吹灭火核而失火，从而使HC排放量增加。 5）燃烧室的优化途径 燃烧室的设计首先是选择最佳几何形状。 燃烧室的几何形状—包含缸盖和活塞顶形状以及火花塞的位置。半球形或单坡屋顶式燃烧室能是火焰前锋表面积迅速接近最大值（燃烧迅速），A/V小（传热损失小）。火花塞应尽量靠近燃烧室中心，燃烧室应适当的组织气体运动。 燃烧室应有最大的火焰前锋面积、最小的面容比、最大的气门尺寸，最佳的几何形状。能够改善混合气分布和均匀性。 §5-3 点燃式内燃机的燃烧 6 §5-3 点燃式内燃机的燃烧室 7 3.典型燃烧室： 1）楔形燃烧室： 车用汽油机广泛采用楔形燃烧室，其布置在汽缸盖上。 优点—结构较紧凑，火焰距离较短，散热损失小，进气阻力较小，充气系数较高，压缩比也较高，可达9-10。这种燃烧室具有较高的经济性和动力性。 缺点—楔形燃烧室内的混合气过分集中于火花塞处，使初期燃烧率大，压升率高，工作有些粗暴，而且燃烧温度较高，NOx生成也较多。 §5-3 点燃式内燃机的燃烧 8 2）浴盆形燃烧室：形状像一个椭圆形的浴盆，这种燃烧室的高度是相同的，宽度允许略超出气缸范围来加大气门直径。 它具有一定的挤气面积，但挤流效果较差，火焰传播路径也较长，使汽油机的高速动力性能降低。A/V较大，对HC排放不利。 但压力升高功率低，工作柔和，NOx排放低。制造工艺性好，又便于使用维修，所以在载重车上应用相当广泛。近年的试验证明，适当增加其挤气面积比，可以使汽油机的性能得到一定程度的改善。 §5-3 点燃式内燃机的燃烧 9 3）半球形燃烧室：燃烧室位于气缸盖上，形状大致呈半球形或篷形，一般配凸出的活塞顶。 §5-3 点燃式内燃机的燃烧 燃烧室可机加工，保证光滑表面、精确的形状和容积；燃烧室结构紧凑，热损失小；A/V值小，HC排放低；火花塞布置在燃烧室中央、火布置在燃烧室中央、火焰传播路径短，充量系数大，在 非常高的转速下仍能保持满意的充量系数，最高转速在6000转以上的车用汽油机几乎都采用半球形燃烧室。 由于火花塞周围容积大，燃烧速率和压力升高率大，工作较为粗暴，最高温度高，NOx排放