内燃机原理内燃机的燃烧.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 过量空气系数和空燃比 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、稀混燃烧及缸内直喷技术 1、不同燃烧方式的性能对比 2、非直喷式稀薄燃烧方式 （1）梅氏火球形燃烧室 （2） CVCC燃烧系统 （3）轴向分层稀燃系统 （4）滚流分层稀燃系统 3、缸内直喷式稀薄燃烧方式 油束控制燃烧系统 壁面控制燃烧系统 气流控制燃烧系统 （1）福特PROCO系统 （2）丰田D-4缸内直喷系统 （3）三菱4G系列缸内直喷稀燃发动机 主要设计参数： 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 注意： （1）最高温度（1937～2273K）一般在上止点后20～35℃A时出现。 （2）气缸内的压力变化不大，可以近似看作定压加热过程。 （3）高温、缺氧是缓燃期的显著特点。 （4）加强缓燃期燃烧室内的气流运动，加速向燃料供给氧气以改善混合气形成质量，是加速燃烧、缩短缓燃期，使燃烧完全、提高柴油机动力性和经济性的关键。 后燃期－从最高温度开始到燃料基本燃烧完毕为止。 说明： （1）实际上后燃期的终点很难确定，很可能一直延续到排气开始。 （2）应尽可能缩短后燃期。 （3）缩短柴油机后燃的措施 加强燃烧室内的气流运动，改善混合气的形成，减少缓燃期内的喷油量，并提高缓燃阶段的燃烧速度，使燃烧尽可能在上止点附近基本完成。 1、改善燃料与空气的混合，在尽可能小的过量空气系数下，使燃料完善地燃烧。 2、有较理想的放热规律，即燃烧先缓后急。 3、在燃烧过程中应尽可能减少产生有害排放物和噪声，使之符合国家有关环境保护法规的要求。 总之，组织好柴油机的燃烧是提高柴油机动力性、经济性和降低有害排放量的关键。 燃料喷入柴油机气缸后，并不能立即燃烧，要经历一个准备过程，即着火延迟期。 滞燃期的长短、滞燃期内可燃混合气形成的数量和质量，对整个燃烧过程和柴油机的功率与油耗率都有着重要的影响。 柴油机的着火过程按其性质可分为物理过程和化学过程。 物理过程和化学过程是互相重叠、交叉进行的，实际上很难将二者截然分开。 燃烧噪声－燃料燃烧时，气缸内压力急剧升高产生的动载荷和冲击波引起柴油机整机表面振动而形成的噪声。 （1）分析： 在滞燃期内，压力、温度升高都比较缓慢，不会形成明显的噪声； 在急燃期内，喷入气缸的所有燃料几乎同时燃烧，燃烧速率很高，是形成燃烧噪声最根本的原因； 在缓燃期和后燃期，活塞已经下行，且大多数燃料已经烧完，对燃烧噪声影响不大。 （2）燃烧噪声与压力升高率的关系： 如果压力升高率过大，则产生强烈的振音，即柴油机工作粗暴；此外，柴油机运动零件承受强烈冲击负荷，使用寿命降低。 压力升高率的大小取决于滞燃期内形成的可燃混合气数量的多少。 （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