钹形燃烧室.doc

钹形燃烧室摘 要发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机称为热力发动机，其中的热能是由燃料燃烧所产生的。内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能。而燃烧室就是化学能产生热能的主要场所，本文结合已有的一些燃烧室，扬长避短，针对汽油机，设计并论述了一种新型的燃烧室。关键词：钹形燃烧室; 结构特点； 充气性能； 火花塞； 进气涡流； 挤流AbstractThe engine is transforms directly nature some kind of energy for the mechanical energy and drives certain machineries to carry on the work the machine. Transforms the heat energy for the mechanical energy engine is called the heat engine, in which heat energy is produces by the fuel burning. The internal combustion engine is one kind of heat engine , after its characteristic is the liquid or the gaseous fuel and the air mixing, the direct input machine internal ignition has the heat energy, then transforms again into the mechanical energy. And the combustion chamber is the chemical energy produces the heat energy main place, This article unifies the existing some combustion chamber, enhances strong points and avoids weaknesses, in view of the gasoline engine, designed and elaborated one kind of new combustion chamber.对发动机燃烧室的概述发动机的燃烧过程是将燃料的化学能转变成热能的过程。进入气缸的燃料燃烧完全的程度，直接影响到热量产生的多少和排气的成分，而燃烧时间或燃烧相当于曲轴转角的位置，又关系到热量的利用和气缸压力的变化，所以燃烧过程是影发动机经济性、动力性和排气污染的主要过程，与噪声、振动、起动性能和使用寿命也有重大关系。燃烧室形状是决定燃烧速度。防止不正常燃烧的主要因素，各种改善燃烧的措施也大多需要在燃烧室中实施。汽油机的燃烧室由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室设计是决定汽油机性能的重要一环，因此，对燃烧室要求是多样的，既要其动力性、经济性好，也要工作轻声平稳，排气污染小，同时满足非常困难，现在种类繁多、各有其长的燃烧室就说明了问题的复杂。汽油机常用燃烧室形状有以下几种：1)锲形燃烧室 2)浴盆形燃烧室 3）半球形燃烧室 4)碗形燃烧室 5）蓬形燃烧室柴油机燃烧室的形状不胜枚举，一般均按其结构形式分为直喷式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。直喷式燃烧室的容积集中于气缸之中，且其大部分集于活塞顶上的燃烧室凹坑内。燃烧室凹坑的形状多种多样，极具创造性。其中，有的回转体，有的则是非回转体。分割式燃烧室的容积则一分为二，一部分位于气缸盖中，另一部分则在气缸内。在气缸内的那部分称主燃烧室，位于气缸盖中那部分称副燃烧室，主、副燃烧室之间用通道连通。分隔式燃烧室又有涡流燃烧室和预热燃烧室之分。燃烧室的设计面对燃烧室所要满足的要求，而这些要求又往往是矛盾的，同时满足非常困难，现在种类繁多、各有其长的燃烧室就说明了问题的复杂。下面将列举几种常用的典型燃烧室并对其进行分析：1 浴盆形燃烧室：燃烧室形状像一个椭圆形浴盆，高度一致，宽度允许略超出气缸范围，以加大气门直径。要求气门头部外径与燃烧室壁面之间保持68mm的距离，避免壁面对气流的遮蔽作用，故气门大小受到限制。此外，要求有一定的挤气面积。浴盆形燃烧室的A/V较大，火焰传播距离较长，故压缩比一般不高，燃烧时间拖长，p/小，动力性、经济性不高，HC排出量多而NOx较少。但由于它的制造工艺好，又便于维修，故曾经在载货汽车和轻型车上广泛使用。2. 锲形燃烧室：燃烧室较紧凑，火焰传播距离较短；要求一定的挤气面积，并且末端混合气冷却作用较强，故压缩比可达9.510.5;气门倾斜布置（630），气门直径较大，气道转弯小，所以充气性能好。这种燃烧室有较高的经济性、动力性。火花塞在锲形高出，对着进、排气门之间，利于用新气扫除火花塞附近的废气，低速、低负荷性能稳定。但也使初期燃烧速度大，p/较高，工作粗暴，NOx排出量较高。由于挤气面积内的熄火现象，废气中HC的含量亦较多，故须控制挤气面积。3. 多球形燃烧室：此类燃烧室形状如帐篷状，火花塞多布置在中央，具有双行倾斜排列的气门。在双气门（一进一排）发动机上，此种燃烧室常称为半球形燃烧室，它结构紧凑，A/V值小，火焰传播距离短，容许较大的气门直径和平直圆滑的进气通道，v值高，因此动力性、经济性好，HC排出量少；告诉适应性强，6000r/min以上的汽油机多采用。它一般不组织挤流，紊流较弱，容易在低速、大负荷时引起爆燃。由于火花塞附近有较大的容积，使p/大，工作粗暴，噪声较大。气门双行排列，配气机构较复杂。钹形燃烧室本文所设计的燃烧室是用在四缸、直列，四冲程，冷却液冷却的汽油机发动机上。其气缸直径D为85mm，活塞行程S为92mm。此气缸直径小，火焰传播距离短，大大减少了爆燃的倾向。单个气缸的总容积Va为：Va=DS/4=521789.5mm燃烧室容积Vc=43482.5mm压缩比=Va/Vc=12对于燃烧室，本文所设计的是钹形燃烧室。所谓钹形燃烧室，就是形状类似于钹，但是中间并非圆弧，而是蓬形。本文将从以下五点对其描述：1. 结构特点钹形燃烧室采用了很紧凑的活塞顶凹坑，此凹坑形状为蓬形。此蓬形的底面是长为65mm的正方形，此蓬形高为10mm。活塞顶上方为相同的蓬形。两个蓬形的面积A1=10140mm，蓬形边上的面积为A2=2893mm，总面积A=A1+A2=13033mm。面容比（燃烧室表面积与其容积之比）A/V=0.3，面容比小，使得火焰传播距离小，不易爆燃,提高了压缩比。相对散热损失小，热效率高。熄火面积小，HC排量少。2. 充气性能进、排气门分别位于蓬形的两侧，气门直径为28mm，增加了进气流通的面积，进气流线短，转弯少，使混合气平直、光顺地流入燃烧室。3.火花塞位置火花塞位于活塞顶凹坑内，在这里可以利用进气的新鲜混合气的气体循环扫除火花塞周围的残余废气，使混合气易于点燃，保证低速工作稳定性好，各循环间的燃烧变动小。由火花塞传播开的火焰面变化分配合理,确保运转平稳。火焰传播距离短。4.进气涡流进气口在蓬形的一侧，在气缸中心线旁，在进气过程中就会造成气流绕气缸中心线的旋转运动。进气涡流在进气过程中逐渐变到最大，而在压缩过程中逐渐减少。由于进气涡流加强了搅拌和蒸发，使混合气均匀化，也促进挤流增强，使燃烧初期有相当的扰动，从而缩短着火延迟期，加速初始火焰传播，提高点火可靠性，因而扩大点火界限和减少循环不规则燃烧。5.挤流在接近压缩终点时，利用活塞顶部和缸盖底面之间的狭小间隙S（挤气间隙），将混合气挤入主要燃烧室内，形成涡流。挤流正好在上止点前达到最大，上止点后还有反挤流运动。因此，增大挤流强度可以提高明显燃烧期火焰传播速度，缩短燃烧时间；而且挤流不会引起充气效率降低，受负荷、转速影响较小。而本文所设计的钹形燃烧室就是主要加强了挤流作用，蓬形四周有一圈平面，面积为2893mm,大大地加强了它的挤流作用。由于压缩比提高和挤流增加，使滞燃期明显缩短，火焰传播速度增加，因而采用推迟点火，这也使爆燃不易产生，并有利于稀混合气着火。具体结构如图:主视图 俯视图 侧视图本文所设计的燃烧室的创新点：钹形燃烧室，充分利用蓬形燃烧室挤气运动容易的特点，火花塞安装在活塞顶凹坑的优势，将蓬形燃烧室分配到气缸盖和活塞上。由于有挤气面积的存在，使得两个蓬形的体积不会太大，又由于蓬形主要