内燃机溷合气的形成与燃烧.ppt

*二、充量分层和缸内直喷燃烧系统(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(α＝12.6~17)的混合气，这样的燃烧系统本身具有以下缺点：3)汽油机始终以点火范围内的混合比工作，使热效率低，如果能以稀混合气工作，可提高循环的热效率。与化学计量比14.8比较，如采用空燃比20和27工作，则发动机的热效率将相应提高8％和12％。4)排气污染严重。汽油机排气中有害成分(CO、HC、NOx)的数量与混合气的浓度有密切关系。一般汽油机所使用的混合比范围正是排放高的范围。如果汽油机能以稀的混合气工作，特别是空燃比超过23时能正常工作，就可以得到很低的排放指标。*二、充量分层和缸内直喷燃烧系统(一)分层燃烧燃用过稀的、已进人一般汽油机失火范围的混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。*充量分层和缸内直喷燃烧系统(一)分层燃烧分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气，空燃比在12~13.4左右；而在燃烧室的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。*第三节点燃式内燃机的燃烧室点燃式内燃机的燃烧室分层充量及缸内直喷燃烧系统燃烧室设计的一般要求燃烧室设计要点典型燃烧室分层燃烧典型缸内直喷燃烧系统简介*第三节点燃式内燃机的燃烧室(1)经济性好。（ηit，bi或ηr）(2)燃烧放热率曲线等容度高。(3)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。一、点燃式内燃机的燃烧室(一)燃烧室设计的一般要求相对热效率：指示效率ηi与等容循环理论热效率ηt之比。ηr=ηi/ηt曲线下的面积形心的位置越靠近上止点越好平均指示压力的循环变动*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(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。把燃烧持续期控制在60(CA)之内，过分缩短燃烧持续期没有必要。上述要求中有些是相互促进的，有些是相互矛盾的。近年来，由于排气净化研究的进展，再加上节约能源问题的提出，因此更着眼于提高经济性并同时减少大气污染。*第三节点燃式内燃机的燃烧室点燃式内燃机的燃烧室燃烧室设计要点燃烧室的设计要点压缩比燃烧室的优化途径燃烧室面容比火花塞位置与性能燃烧室内气流运动*一、点燃式内燃机的燃烧室(二)燃烧室设计要点1、压缩比压缩比↑汽油机的功率与经济性↑爆燃的限制既提高压缩比又不促使爆燃的发生，燃烧室设计应从以下几方面考虑：缩短火焰传播距离——设计紧凑的燃烧室——也与火花塞位置有关。利用适当强度的湍流，加快火焰传播速度。在离火花塞较远的区域设计适当的冷却面积，降低边缘区域可燃混合气温度。4)燃烧室内没有易受高温影响而产生的热点和表面沉积物。*点燃式内燃机的燃烧室燃烧室设计要点压缩比未燃HC增加，NOx增加压缩比提高的危害：过高的压缩比将使压力升高比增加，发动机的噪声与振动较大，这是不允许的。此外，提高压缩比对大气污染也是不利的。*一、点燃式内燃机的燃烧室(二)燃烧室设计要点2、燃烧室面容比F／V面容比（F/V）值小,则结构紧凑。F/V——燃烧室表面积与其容积之比。优点：1）火焰传播距离小，不易爆燃，可提高压缩比。2）相对散热损失小，热效率高。3)熄火面积小，HC排量小。*2、燃烧室面容比F／V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。*(二)燃烧室设计要点3、火花塞位置及其性能火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短，从而影响抗爆性，也影响火焰面积扩展速率和燃烧速率。特制形状的燃烧弹中的试验：圆锥形底部点火开始燃烧速率大，后期缓慢；圆锥形顶部点火开始缓慢，后期快速燃烧；圆柱形（楔形燃烧室）（浴盆形燃烧室）介于两者之间*3、火花塞位置及其性能(二)燃烧室设计要点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