【文章內(nèi)容簡介】 1)組織進(jìn)氣渦流。 ① 利用切向氣道形成進(jìn)氣渦流。如圖 126所示，其特點(diǎn)是氣道母線與氣缸相切，氣道形狀較平直，在氣門前強(qiáng)烈收縮。氣流在通過切向氣道時(shí)速度越來越快，并且沿切線方向進(jìn)入，在氣缸壁上轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生繞氣缸中心線的氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。切向氣道的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，流動(dòng)阻力較?。蝗秉c(diǎn)是對(duì)氣口位置比較敏感。 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 ② 利用螺旋氣道形成進(jìn)氣渦流。如圖 127所示，氣門座上方的氣道內(nèi)腔做成螺旋形，空氣流經(jīng)氣門座時(shí)，一部分在氣道內(nèi)部形成繞氣門中心的氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其強(qiáng)度與氣道本身結(jié)構(gòu)有關(guān)；另一部分近似于切向氣流，順著氣缸壁繞氣缸中心線旋轉(zhuǎn)，其強(qiáng)度與氣道相對(duì)于氣缸的布置有關(guān)，加上軸向分速度，實(shí)際上是一種沿螺旋線推進(jìn)的渦流運(yùn)動(dòng)。不同形式的螺旋氣道，兩股氣流的配合情況各不相同，但在壓縮行程接近終點(diǎn)時(shí)，渦流均類似于一個(gè)螺體旋轉(zhuǎn)。由于螺旋氣道能產(chǎn)生較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流，因此被廣泛應(yīng)用在高速柴油機(jī)上；其缺點(diǎn)是制造工藝要求高，調(diào)試工作量較大。 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 126 切向氣道 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 127 螺旋氣道 2)組織擠流。 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 128 擠氣渦流 a)無進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流 b)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流 c)逆擠流 (2)以 ω型為代表的半開式燃燒室 這種燃燒室的 dk/D=～ ，形狀很多。 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 129 半開式燃燒室 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 130 RICARDO慧星 Ⅴ 渦流燃燒室 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (1)混合氣的形成 在壓縮過程中，活塞迫使空氣經(jīng)過通道流入渦流室，形成強(qiáng)烈的、有組織的壓縮渦流運(yùn)動(dòng)。 (2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 渦流室通常由兩部分組成，其上部與氣缸蓋熔鑄在一起；其下部 (包括連接通道 )由耐熱鋼制成 (稱為保溫鑲塊 )，且與缸蓋之間保持一定的間隙 (一般為 )，以使鑲塊表面具有一定的高溫，便于對(duì)空氣進(jìn)行加熱，同時(shí)也減少了散熱損失。 圖 131 渦流室形狀 a)珀金斯 S499 b)錐形平底 (慧星 Ⅴ ) c)柱形平底 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (3)主要優(yōu)缺點(diǎn) 由于強(qiáng)烈的空氣渦流運(yùn)動(dòng)，保證了較好的混合氣質(zhì)量，空氣得到較充分的利用。 六、運(yùn)轉(zhuǎn)因素對(duì)燃燒過程的影響 圖 132 負(fù)荷對(duì)著火延遲期的影響 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 133 6120型柴油機(jī)的供油提 前角調(diào)整特性 (n＝ 2023r/min) 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 七、柴油機(jī)性能特點(diǎn)以及在乘用車上的應(yīng)用 (1)動(dòng)力強(qiáng)勁 在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下即可達(dá)到較大的轉(zhuǎn)矩輸出，整車動(dòng)力強(qiáng)勁，加速性好。 (2)經(jīng)濟(jì)性好 較低的油耗，較低的燃油價(jià)格。 (3)利于環(huán)保 直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率通常高于 40％，而汽油發(fā)動(dòng)機(jī)僅為 30％左右。 2. TDI柴油機(jī)在乘用車上的應(yīng)用 (1)4氣門和渦旋進(jìn)氣系統(tǒng) Audi TDI柴油機(jī)的 4氣門和渦旋進(jìn)氣系統(tǒng)如圖 134所示。 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 134 Audi TDI柴油機(jī)的 4氣門和渦旋進(jìn)氣系統(tǒng) 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 135 進(jìn)氣管道的渦旋翻板 (2)渦旋翻板 在渦旋進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管上布置渦旋翻板 (見圖 135) 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (3)部分 Audi TDI柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩 /功率特性曲線 如圖 136所示。 圖 136 部分 Audi TDI柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩 /功率特性曲線 a) V6 TDI柴油機(jī) (A6L轎車 ) b) V6 TDI 柴油機(jī) (Q7轎車 ) c) V12 TDI柴油機(jī) (Q7轎車 ) 第四節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 思 考 題 。 pφ?qǐng)D，并簡述各個(gè)時(shí)期的劃分。 τi對(duì)柴油機(jī)性能的影響。 。 ？如何改善？ ？它對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排污和噪聲有何影響？ 。 ？ ？ TDI柴油機(jī)有哪些性能優(yōu)勢(shì)？ 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 一、汽油機(jī)的燃燒過程及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 (1)氣體運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 可燃混合氣在靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)下，其火焰前鋒面很薄，參與燃燒的混合氣少，此時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣刃∮?1m/s，其傳播速度主要取決于混合氣濃度和溫度。 1)紊流運(yùn)動(dòng)可使火焰前鋒表面扭曲，甚至分隔成許多火焰中心，使火焰前鋒燃燒區(qū)加厚 (見圖 137)，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌臁? 2)紊流運(yùn)動(dòng)加速了火焰前鋒面內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程和化學(xué)反應(yīng)速度，使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃哟蟆? (2)混合氣濃度 混合氣成分不同，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫裁黠@不同。 (3)混合氣溫度 混合氣溫度越高，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇臁? 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 137 在不同紊流作用下的火焰前鋒 a) 紊流較弱 b) 紊流強(qiáng)烈 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 138 混合氣成分對(duì)火焰?zhèn)鞑サ挠绊? 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 139 汽油機(jī)的燃燒過程 (1)著火延遲期 (見圖中 Ⅰ 著火延遲期是指從火花塞點(diǎn)火的 1點(diǎn)到氣 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 缸壓力線脫離壓縮線 (見圖中虛線 )而急劇上升的 2點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)期，其長短可用時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角來表示。 (2)明顯燃燒期 (見圖中 Ⅱ 段 ) 明顯燃燒期是指從火焰核心 (見圖中 2點(diǎn) )形成到出現(xiàn)最高爆發(fā)壓力 (見圖中 3點(diǎn) )為止的階段。 (3)后燃期 (見圖中 Ⅲ 段 ) 后燃期是指從最高壓力出現(xiàn)點(diǎn) (見圖中 3點(diǎn) )到燃料基本上完全燃燒為止的階段。 二、汽油機(jī)的不正常燃燒 —— 爆燃 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 140 汽油機(jī)爆燃時(shí)的示功圖 a) 正常燃燒 b)爆燃 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (1)縮短 t1 的措施 提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?；燃燒室的形狀緊湊、氣缸直徑不能過大，減小火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x。 (2)延長 t2 的措施 采用辛烷值高的燃料，抗爆性好；采用導(dǎo)熱性能好的材料，合理的燃燒室設(shè)計(jì)，冷卻末端混合氣；降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?，以降低燃燒室溫度，從而降低末端混合氣的受熱程度，達(dá)到延遲 t2的目的。 三、使用因素對(duì)燃燒過程的影響 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 141 25Y6100Q型汽油機(jī)的點(diǎn)火提前角調(diào)整特性 a)節(jié)氣門全開時(shí) b)n=1 600r/min 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 四、汽油機(jī)的混合氣形成 (1)形成均質(zhì)混合氣 盡管汽油本身具有良好的揮發(fā)性，但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，為了能在較短的時(shí)間內(nèi)形成均勻的可燃混合氣，在汽油機(jī)中仍然需要合適的燃油霧化方式、足夠的霧化混合時(shí)間以及合理的氣流運(yùn)動(dòng)。 (2)具有良好的響應(yīng)特性 汽油機(jī)工況變化范圍很寬，因此，混合氣形成速度要能跟上工況變化的需要，即響應(yīng)特性要好。 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (3)適應(yīng)不同工況對(duì)混合氣濃度的要求 汽油機(jī)在大負(fù)荷時(shí)要求大功率，所以此時(shí)要能提供濃混合氣；在中、低等負(fù)荷時(shí)，需考慮燃油經(jīng)濟(jì)性，因此要能提供稀混合氣；起動(dòng)和怠速工況時(shí)，由于吸氣量少，流速小，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低，汽化條件差，殘余廢氣對(duì)可燃混合氣的稀釋作用明顯，因此，也要求提供濃混合氣。 1)單點(diǎn)噴射是在節(jié)氣門上方，利用一個(gè)噴油器集中噴射，燃料噴入后隨空氣流進(jìn)入進(jìn)氣歧管內(nèi)，然后分配到各個(gè)氣缸。 2)在多點(diǎn)噴射中，各缸噴油器通常是將燃料直接噴射到高溫的進(jìn)氣門背面，以促進(jìn)燃油蒸發(fā)。 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 3)缸內(nèi)直噴 (gasoline direct injection， GDI)汽油機(jī)采用類似于柴油機(jī)的供油技術(shù)，通過一個(gè)高壓油泵提供 4～ 20MPa的噴油壓力，將汽油供給位于氣缸內(nèi)的電磁燃油噴嘴，然后通過電腦控制噴嘴將燃料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間直接注入燃燒室，形成混合氣。 五、汽油機(jī)的燃燒室及其性能對(duì)比 (1)結(jié)構(gòu)緊湊 面容比 F/V(燃燒室表面積與容積之比 )常用于表示燃燒室的緊湊性。 (2)具有良好的充氣性能 應(yīng)允許有較大的進(jìn)氣門直徑；進(jìn)氣阻力小，使之盡可能順利地進(jìn)入燃燒室；燃燒室壁面與氣門頭部要有足夠的間隙，避免壁面的遮蔽作用。 (3)火花塞位置安排得當(dāng) 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 142 頂置氣門燃燒室火花塞位置 對(duì)辛烷值的要求 a)火花塞在靠近進(jìn)氣門處 b)火花塞 在靠近排氣門處 c)火花塞在進(jìn)、排 氣門間 d) 采用三個(gè)火花塞 1— 排氣門 2— 進(jìn)氣門 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 1)要能利用新鮮混合氣充分掃除火花塞間隙處的殘余廢氣，使混合氣易于著火。 2)火花塞應(yīng)靠近排氣門處，使受灼熱表面加熱的混合氣及早燃燒，以免發(fā)展為爆燃燃燒。 3)火花塞的布置應(yīng)使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x盡可能地短。 4)不同的火花塞位置對(duì)燃料辛烷值的要求也不同。 (4)燃燒室形狀合理分布 不同的燃燒室形狀實(shí)際上反映了混合氣氣體的分布情況，與火花塞位置配合，也就決定了不同的燃燒放熱率和火焰?zhèn)鞑サ竭吘壙扇蓟旌蠚獾木嚯x，從而影響抗爆性、工作粗暴性、經(jīng)濟(jì)性和平均有效壓力。 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (5)要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臍怏w流動(dòng) 燃燒室內(nèi)形成適當(dāng)強(qiáng)度的氣體流動(dòng)可以加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?，擴(kuò)大混合氣體的著火界限以燃燒更稀的混合氣，減少循環(huán)變動(dòng)率，降低 HC排放量；但過強(qiáng)的氣流會(huì)使熱損失增加，還可能吹熄火核而導(dǎo)致失火。 (6)末端混合氣要有適當(dāng)冷卻 末端混合氣要有足夠的冷卻強(qiáng)度，以降低終燃混合氣溫度，減輕爆燃傾向，但又不可使激冷層過大，以免增加 HC 的排放。 (1)浴盆形燃燒室 如圖 143所示，浴盆形燃燒室形狀如橢圓形浴盆，高度相同，寬度允許超出氣缸范圍來加大氣門直徑，但應(yīng)在氣門頭部外徑與燃燒室壁面之間保持 ～ ，故氣門大小受到限制。 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 圖 143 25Y6100Q型汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 浴盆形燃燒室 第五節(jié) 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 (2)楔形燃燒室 如圖 144所示，楔形燃燒室布置在缸蓋上，火花塞在楔形高處的進(jìn)、排氣門之間，因此火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x還是比較長。 (3)半球形燃燒室 如圖 145所示，半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，且由于