《内燃机学 第5版》 课件 5.1 内燃机中的气体流动

第五章内燃机混合气的形成与燃烧5.1内燃机缸内的气体流动5.2汽油机混合气的形成燃烧5.3点燃式内燃机的燃烧5.4压燃式内燃机的燃烧MixtureFormationandCombustionofICEngine主要学习内容第一节内燃机中的气体流动挤流Squish滚流Tumble湍流Turbulence涡流SwirlCHARGEMOTIONINCYLINDER主要学习内容汽油机的燃烧

预混可燃混合气火花点燃火焰传播柴油机的燃烧

空气+燃油缸内直喷压燃预混＋扩散燃烧进气流动CHARGEMOTION

气流运动促进燃烧气流运动促进混合和燃烧一、产生方法在进气过程中形成的绕气缸轴线有组织的气流运动。导气屏切向气道螺旋气道进气涡流(Inletswirl)进气速度分布二、进气涡流的形成机理(Inletswirlmechanism)1、螺旋气道（Helicalport）进气在流过气道螺旋腔后拥有绕气门中心线的角动量矩。进入气缸的出口速度场相当于在均匀径向速度分布的基础上，增加一个切向速度场。进入气缸扩散为绕气缸中心的动量矩。能形成不同强度的进气涡流。2、切向气道（Tangentport）呈渐缩状气道，进气流动速度因流通截面积逐渐减小而增加。高速气流被切向引导进入气缸后，气流速度场不均，相当于在均匀速度分布的基础上，增加一个沿切向气道方向的速度场。切向气流在缸套壁面的导向作用下，形成绕气缸中心的进气涡流。切向气道结构简单，一般只能形成较低的进气涡流。3、可调进气涡流(VARIABLEINLETSWIRL)螺旋气道＋直气道(切向气道)直气道内安装涡流控制阀(SCV)控制直气道的进气量螺旋气道进气量的改变缸内进气涡流强度发动机在中低负荷工况下，减少直气道的进气量，提高缸内涡流强度，可以改善燃烧，提高动力性和经济性。在高速高负荷时，涡流控制阀全开，增加空气的吸入量，提高发动机的高速性能。1—直气道2—螺旋气道3—SCV4—排气道4稳流气道试验台三、气道性能评定(InletSwirlMeasurement)气道评价指标：流量系数与涡流比DischargeCoefficientandSwirlRatio流动阻力涡流强度：流量系数：实际空气流量：总气门座内截面面积：理论进气速度：叶片旋转角速度：发动机旋转角速度：涡流比：进气道压降挤流（Squish）

压缩行程后期，部分活塞顶面和气缸盖相互靠近挤压所产生的径向或横向的气流运动。当活塞下行时，燃烧室中的气体向外流到环形空间，产生逆挤流。滚流(Tumble)进气过程中形成的绕气缸轴线的垂线旋转的有组织的空气旋流叫滚流，又叫斜轴涡流(Inclinedaxialswirl)进气道和燃烧室壁面的共同作用，在缸内形成滚流。滚流的形成与破碎a)进气过程b)压缩过程c)压缩终了在压缩行程后期滚流破碎成小尺度涡流，即湍流。促进汽油机的火焰传播和燃烧速度的加快。滚流的数值模拟湍流(Turbulence)

内燃机气缸中的气体流动是无规则的非定常运动，气体内部及其与固体表面相互作用，使涡不断产生、发展、分裂和消失，成为湍流运动。湍流特征参数：

平均湍流速度湍流强度平均速度瞬时速度平均气流速度

在时间内，速度u的平均值。湍流强度（均方根速度

rootmeansquarevelocity,RMS）

湍流的特征参数湍流对燃烧的影响在汽油机中，湍流促进火焰面附近已燃气体和未燃