内燃机进气过程中的气流运动形式.ppt

内燃机进气过程中的气流运动形式 1、对混合气形成和燃烧过程有决定性作用，影响着发动机的动力性、经济性、燃烧噪声和有害废气排放。 2、合适的缸内空气运动可以提高汽油机火焰传播速率、降低燃烧循环变动，适应稀燃或层燃过程； 3、合适的缸内空气运动可以加快柴油机燃油空气混合速率，提高燃烧速率，促进燃烧过程中空气与未燃燃料的混合。 气流运动的作用 气流运动对不同的缸径和转速的机型、不同的喷油系统参数、不同的燃烧室和不同的工况都存在着不同的气流运动范围。但是也存在着一些大致的规律： 缸径D≥200mm、转速n≤1000r/min的柴油机可以不用或少用进气涡流。依靠自身压缩和喷油过程中形成的挤流和紊流就可以促进混合气的形成。对于90≤D ≤160mm、n＞2000r/min的中小型柴油机就需要较强的气流运动来促进混合气的形成和燃烧的完善。 同一台柴油机中，高速时要求涡流比低一些，低速时要求涡流比高一些。为了同时考虑，一般取折衷值。 燃烧过程中应该是涡流、挤流、滚流，湍流互相渗透最好。 对气流运动的要求 气流运动方式 滚流 挤流 涡流 湍流 定义：在进气过程中形成的，绕气缸轴线有组织的气流运动，称为进气涡流。其大小由进气道形状和发动机转速决定。 在柴油机上，进气涡流主要用于增强喷油油束与空气的混合，提高燃油与空气混合速率，这有助于柴油机的快速燃烧。 在汽油机上，进气涡流主要用于增加火焰传播速率，实现快速燃烧。 进气涡流的大小由进气道形状和发动机转速决定。 涡流 涡流的产生方法 进气涡流 导气屏 切向气道 螺旋气道 导流槽 强制空气从导气屏前面流出，依靠气缸 壁面约束，产生旋转气流。导气屏占据 的气门周长范围内气流不进入气缸，增 大了导气屏对面的气流速度，形成对气 缸中心的动量矩。 改变导气屏包角β和导气屏安装角a均可 改变涡流强度。（在a角90°与270°附 近调整，可得到 转向相反的两股涡流）。 试验时调整方便，常在单缸机使用，为 新气道设计提供数据。 a为导气屏对称中心线与气门中心线夹角。 导气屏 1、由于导气屏减小气流流通截面，流动不对称，使流动阻力增加，充量系数降低。 2、由于气门上有导气屏，为保证工作时气流的旋转方向和强度，进气门必须有导向装置，以防工作时转动，这都使结构复杂，制造成本增加。 3、气门盘刚度不均匀，变形大，气门在工作时又不能转动，使气门容易偏磨，对气门密封不利。 导气屏评价 切向气道形状比较平直，在气门座前强 烈收缩，引导气流以单边切线方向进入 气缸，从而造成气门口速度分布的不均 匀。它相当于在平直无旋气道速度分布 的基础上，增加—个沿切向气道方向的 速度。 切向进气道结构简单，在对进气涡流要求低时，流动阻力不大，但当对涡流要求高时，由于气门口速度分布过于不均匀，气门流通面积实际上得不到充分利用，气道阻力将很快增加，因此切向气道适用于要求进气涡流强度不高的发动机上。 切向气道及其评价 在气门座上方的气门腔内做成螺旋形， 使气流在螺旋气道内就形成—定强度的 旋转，其气门口处气流的情况相当于在 平直气道出口速度分布的基础上，增加— 个切向速度，合成后的速度图是一个对 称图形。 采用强涡流螺旋气道燃烧室的性能与气 道质量的关系极为密切，因此就大大提高了对铸造工艺和加工的要求，例如对气道泥芯的变形、定位、气道出口和气门座圈的同心度等必须严格控制。 螺旋气道及其评价 为了增加进气充量，气道的流动阻力越小越好。 气道的质量指标主要有流动阻力和涡流强度。 希望在尽可能小的阻力下有足够的涡流强度。 气道的评定方法 为使不同形状和尺寸气道的流动特性具有对比性，采用无量纲流量系数评价不同气门升程下气