《內(nèi)燃機學 第5版》 課件 5.1 內(nèi)燃機中的氣體流動

第五章內(nèi)燃機混合氣的形成與燃燒5.1內(nèi)燃機缸內(nèi)的氣體流動5.2汽油機混合氣的形成燃燒5.3點燃式內(nèi)燃機的燃燒5.4壓燃式內(nèi)燃機的燃燒MixtureFormationandCombustionofICEngine主要學習內(nèi)容第一節(jié)內(nèi)燃機中的氣體流動擠流Squish滾流Tumble湍流Turbulence渦流SwirlCHARGEMOTIONINCYLINDER主要學習內(nèi)容汽油機的燃燒

預混可燃混合氣火花點燃火焰?zhèn)鞑ゲ裼蜋C的燃燒

空氣+燃油缸內(nèi)直噴壓燃預混＋擴散燃燒進氣流動CHARGEMOTION

氣流運動促進燃燒氣流運動促進混合和燃燒一、產(chǎn)生方法在進氣過程中形成的繞氣缸軸線有組織的氣流運動。導氣屏切向氣道螺旋氣道進氣渦流(Inletswirl)進氣速度分布二、進氣渦流的形成機理(Inletswirlmechanism)1、螺旋氣道（Helicalport）進氣在流過氣道螺旋腔后擁有繞氣門中心線的角動量矩。進入氣缸的出口速度場相當于在均勻徑向速度分布的基礎(chǔ)上，增加一個切向速度場。進入氣缸擴散為繞氣缸中心的動量矩。能形成不同強度的進氣渦流。2、切向氣道（Tangentport）呈漸縮狀氣道，進氣流動速度因流通截面積逐漸減小而增加。高速氣流被切向引導進入氣缸后，氣流速度場不均，相當于在均勻速度分布的基礎(chǔ)上，增加一個沿切向氣道方向的速度場。切向氣流在缸套壁面的導向作用下，形成繞氣缸中心的進氣渦流。切向氣道結(jié)構(gòu)簡單，一般只能形成較低的進氣渦流。3、可調(diào)進氣渦流(VARIABLEINLETSWIRL)螺旋氣道＋直氣道(切向氣道)直氣道內(nèi)安裝渦流控制閥(SCV)控制直氣道的進氣量螺旋氣道進氣量的改變缸內(nèi)進氣渦流強度發(fā)動機在中低負荷工況下，減少直氣道的進氣量，提高缸內(nèi)渦流強度，可以改善燃燒，提高動力性和經(jīng)濟性。在高速高負荷時，渦流控制閥全開，增加空氣的吸入量，提高發(fā)動機的高速性能。1—直氣道2—螺旋氣道3—SCV4—排氣道4穩(wěn)流氣道試驗臺三、氣道性能評定(InletSwirlMeasurement)氣道評價指標：流量系數(shù)與渦流比DischargeCoefficientandSwirlRatio流動阻力渦流強度：流量系數(shù)：實際空氣流量：總氣門座內(nèi)截面面積：理論進氣速度：葉片旋轉(zhuǎn)角速度：發(fā)動機旋轉(zhuǎn)角速度：渦流比：進氣道壓降擠流（Squish）

壓縮行程后期，部分活塞頂面和氣缸蓋相互靠近擠壓所產(chǎn)生的徑向或橫向的氣流運動。當活塞下行時，燃燒室中的氣體向外流到環(huán)形空間，產(chǎn)生逆擠流。滾流(Tumble)進氣過程中形成的繞氣缸軸線的垂線旋轉(zhuǎn)的有組織的空氣旋流叫滾流，又叫斜軸渦流(Inclinedaxialswirl)進氣道和燃燒室壁面的共同作用，在缸內(nèi)形成滾流。滾流的形成與破碎a)進氣過程b)壓縮過程c)壓縮終了在壓縮行程后期滾流破碎成小尺度渦流，即湍流。促進汽油機的火焰?zhèn)鞑ズ腿紵俣鹊募涌?。滾流的數(shù)值模擬湍流(Turbulence)

內(nèi)燃機氣缸中的氣體流動是無規(guī)則的非定常運動，氣體內(nèi)部及其與固體表面相互作用，使渦不斷產(chǎn)生、發(fā)展、分裂和消失，成為湍流運動。湍流特征參數(shù)：

平均湍流速度湍流強度平均速度瞬時速度平均氣流速度

在時間內(nèi)，速度u的平均值。湍流強度（均方根速度

rootmeansquarevelocity,RMS）

湍流的特征參數(shù)湍流對燃燒的影響在汽油機中，湍流促進火焰面附近已燃氣體和未燃