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第四章内燃机的燃烧

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内燃机燃烧中的热力学分析

内燃机燃烧中的热力学分析

内燃机燃烧中的热力学分析第一章：引言内燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能进行工作的发动机。

在内燃机中，当发动机的活塞向上运动时，燃料和空气混合物被压缩，而当点火器点火时，混合物燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，这样机械能就被产生了。

内燃机具有功率密度高、重量轻、响应速度快等优点，因此被广泛应用于各种交通工具和动力设备中。

本文旨在对内燃机燃烧中的热力学分析进行深入探讨。

第二章：内燃机燃烧的基本过程当汽油进入汽车发动机的汽缸中时，其首先被注入空气。

空气和汽油混合物在汽缸中被压缩，而点火器点火时，则燃烧开始。

燃烧产生的气体使活塞向下运动，从而将热量转化为机械能。

在这个过程中，汽油分解成一系列小的有机分子，每个分子中都含有氧化剂和还原剂。

当点火器点火时，氧化剂被释放出来，与还原剂反应，燃烧产生高温高压气体。

第三章：内燃机燃烧中的热力学分析热力学分析是研究内燃机中热量转化的一个重要手段。

根据热力学原理，热量转化过程是一个能量守恒的过程。

车用内燃机的热力学分析主要分为两种方法：一是质量平衡法，即用质量守恒法去计算不同燃烧阶段的燃料与空气的进出量，然后利用这些数据去计算热量的输入和输出量；二是热力学平衡法，即在假设燃烧过程中，所有实际反应都遵循热力学平衡的前提下，利用热化学平衡计算出气体成分，从而计算热量的输入和输出量。

第四章：内燃机燃烧的优化内燃机的性能很大程度上受燃料燃烧的影响。

为了提高内燃机效率和降低排放，需要通过燃烧优化来改变燃烧过程。

常见的燃烧优化方法包括：1.燃油预混——在氧化剂中，将燃料和空气混合，使其能更加完全地燃烧；2.调整燃烧室形状——通过改变燃烧室的形状和适当安排喷油嘴和点火器位置，可以降低混合物的点火延迟，提高燃烧效率；3.采用电控喷油技术——通过引入电子控制技术使燃料供应和点火时机更加精确，从而提高燃烧效率；4.采用燃料添加剂——添加剂可以改变燃烧过程的反应特性，使其热值更高，燃烧速率更快，减少涡流和不完全燃烧等问题。

内燃机设计第6版

内燃机设计第6版

内燃机设计第6版内燃机设计第6版第1章引言内燃机是一种将化学能直接转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、工业生产和家庭生活等领域。

随着技术的进步和环境意识的增强，内燃机设计正面临着新的挑战和机遇。

本版《内燃机设计》旨在介绍最新的设计理念、技术和方法，以满足用户需求和环境要求。

第2章内燃机基本原理2.1 内燃机分类内燃机可分为点火式和压燃式两大类。

点火式内燃机在燃料与空气混合后，先通过点火方式引燃，然后使燃烧产生高温高压气体推动活塞运动。

常见的点火式内燃机有汽油机和柴油机。

压燃式内燃机则是在燃料与空气混合后，通过压力升高使燃料自燃，然后推动活塞产生工作。

典型的压燃式内燃机有喷气发动机和火箭发动机。

2.2 内燃机工作循环内燃机的工作循环一般分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。

进气阶段是通过气门将空气和燃料引入燃烧室；压缩阶段是活塞向上行程时，将混合气体压缩成高压气体；燃烧阶段是点火引燃混合气体，产生高温高压气体推动活塞运动；排气阶段是活塞向下行程时，将燃烧产生的废气排出燃烧室。

第3章内燃机设计参数3.1 性能参数内燃机的基本性能参数包括功率、扭矩和燃料消耗率。

功率是内燃机在一定时间内所能输出的机械功率，通常用千瓦（kW）表示。

扭矩是内燃机输出的转矩，用牛顿米（Nm）表示。

燃料消耗率是指单位功率所需的燃料消耗量，用克/千瓦小时（g/kWh）表示。

3.2 几何参数内燃机的几何参数主要包括缸径、行程和缸数。

缸径是活塞直径，通常用毫米（mm）表示。

行程是活塞上下运动的距离，用毫米（mm）表示。

缸数是内燃机的气缸个数，常见的有单缸、双缸、四缸等。

3.3 材料参数内燃机所使用的材料对性能和寿命有直接影响。

活塞、气缸套等运动部件通常采用铝合金或钢材料制造，以保证强度和耐磨性。

气门、气门座等部件则采用耐高温和耐腐蚀的合金材料。

第4章内燃机燃烧过程4.1 燃烧理论内燃机的燃烧过程是燃料与空气混合后发生的化学反应。

内燃机原理 各章重点内容

内燃机原理 各章重点内容

《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。

前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。

1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。

| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。

1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。

1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。

| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。

1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。

1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。

1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。

1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。

诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。

1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。

1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。

内燃机原理内燃机的燃烧

内燃机原理内燃机的燃烧

曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转 运动，并输出功率。
内燃机的应用和发展趋势
内燃机广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具，同时也在发电和工业领域 中发挥着重要作用。未来的发展趋势包括电动化、节能技术和可再生能源的 应用。
总结和展望
内燃机作为一种高效、可靠的动力装置，在社会发展中起着重要作用。随着 技术的不断进步，内燃机将继续适应新的需求，并为我们的生活创造更多可 能。
循环过程和效率
四冲程循环
进气、压缩、爆发、排气的四个过程交替进行，形成循环。
热效率
内燃机的热效率是指输出的有用功与燃料输入的热能之间的比值。
提高效率
使用先进的喷射技术、增压系统和废气回收技术可以提高内燃机的效率。
Байду номын сангаас
主要部件的功能和结构
活塞
将高温高压气体的能量转化为 直线运动功。
缸盖
密闭燃烧室，承受燃烧过程的 高温高压。
3
点燃过程
燃料与空气混合后，在火花塞点火的 作用下燃烧，产生爆发力推动活塞。
高温高压气体
燃烧产生的高温高压气体通过扩容和 排气过程释放能量。
点燃方式和燃料种类
火花塞点火
使用火花塞将点火能量传递到 燃料混合物，引发燃烧反应。
燃料喷射系统
通过喷射器将燃料雾化并喷入 燃烧室，提高燃烧效率。
柴油喷嘴
使用高压喷嘴将柴油喷射到压 缩空气中，在高温高压下点燃。
内燃机原理内燃机的燃烧
内燃机是一种高效且广泛应用的发动机类型。它的燃烧过程和传热特性、循 环过程和效率都是实现动力转化的关键。
内燃机的工作原理
内燃机利用可燃物质在密闭燃烧室中的燃烧产生的高温高压气体推动活塞运 动，从而产生功率。

点燃式内燃机的燃烧ppt课件

点燃式内燃机的燃烧ppt课件

06
总结与展望
当前存在问题与挑战
01
燃油消耗和排放问题
随着环保要求的提高，如何降低点燃式内燃机的燃油消耗和减少排放成
为亟待解决的问题。
02
燃烧效率与性能提升
当前点燃式内燃机的燃烧效率仍有提升空间，需要研究如何提高燃烧效
率，同时保持或提升发动机性能。
03
新技术应用与融合
随着新技术的发展，如缸内直喷、可变气门正时等，如何将这些技术应
稀薄燃烧技术
在过量空气系数较大的条件 下进行燃烧，可以降低燃烧 温度，减少NOx的生成。
分层燃烧技术
在缸内形成不同浓度的可燃 混合气层，实现分层燃烧， 提高燃烧效率并降低污染物 排放。
均质压燃技术
通过提高压缩比、采用高热 值燃料等手段，实现均质混 合气的压燃式燃烧，具有高 效、低污染的特点。
05
新型点燃式内燃机技术进展
高效率与低排放
未来点燃式内燃机将更 加注重提高燃烧效率和 降低排放，采用先进的 燃烧技术、优化燃烧室 设计等方式来实现。
行业创新机遇挖掘
新型燃烧技术
研究新型燃烧技术，如预混合压缩点火、 均质压燃等，以提高燃烧效率和降低排放
。
新材料与新工艺
探索新材料和新工艺在点燃式内燃机中的 应用，如高强度轻质材料、3D打印技术等
03
影响因素与优化措施
空燃比对燃烧性能影响
空燃比定义
空燃比是指空气与燃料的质量比，是影响燃烧性能的关键因素。
空燃比对燃烧速度的影响
空燃比过低会导致燃烧速度减慢，燃烧不充分；空燃比过高则会使 燃烧速度过快，产生爆震现象。
空燃比对排放性能的影响
空燃比不合理会导致排放物中CO、HC等有害物质含量增加，对环 境造成污染。

(完整版)内燃机原理课后习题与答案

(完整版)内燃机原理课后习题与答案

第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。

1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。

此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。

2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。

压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。

3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。

作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。

4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。

（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。

3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。

提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。

⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。

⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。

⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。

⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。

⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。

4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。

它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。

5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。

内燃机原理(全)


2．压缩过程 在进气过程终了后，进、排气门都关闭，
曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动， 将气缸中的混合气压缩，进行压缩过程。压 缩过程在示功图上以曲线ac表示。压缩终了 时气体的压力和温度主要视压缩比的大小而 定，压力约为0.85-2MPa，温度可达600-700K。
压缩比愈大，压缩终了时混合气的压力
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10％-15％，是提高柴油 机经济性的有效措施。
6．提高柴油机燃油喷射压力：喷油压力目 前已达120—150MPa 7．排气后处理技术：可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8．采用代用燃料：以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
第二节内燃机的总体构造
2、内燃机工作循环示功图：
研究内燃机的工作循环时，可以利用一种表示气缸 内气体压力和相当于活塞不同位置时的气缸容积V之间的 变化关系图(P-V图)。此图能表示一个工作循环中气体在 气缸内所作的功，所以称为示功图。
二、四冲程汽油机的工作原理
四冲程化油器式汽油机的结构简图和P-V示功图。
进
压
排
气Hale Waihona Puke 缩气1．进气过程 在进气过程中，活塞从上止点向下止
三、内燃机的发展趋势
(一)内燃机性能指标的发展动向
1．强化程度不断提高： 提高内燃机的强化程度，使之在有限的气缸
工作容积条件下提高内燃机的功率。
2．降低燃油消耗率、提高经济性
3．提高内燃机的可靠性和耐久性 无故障期为5000h，表征耐久性的指标是大修
期。常以压缩压力下降到一定值(2.2~2.7MPa)或各 缸压力差增大到一定值(0.3MPa)即认为应当大修。
3、行程s(stroke)：

内燃机精品课件教科版物理九年级上册

内燃机精品课件教科版物理九年级上册一、教学内容本课件基于教科版物理九年级上册第四章《热与能》的第三节“内燃机”。

详细内容涵盖内燃机的工作原理、类型及其在生活中的应用，特别是汽油机和柴油机的区别与联系。

二、教学目标1. 让学生理解内燃机的工作原理及其能量转化过程。

2. 使学生掌握汽油机和柴油机的构造差异及各自的优缺点。

3. 培养学生运用物理知识解释生活现象的能力，激发学生对物理学习的兴趣。

三、教学难点与重点教学难点：内燃机的能量转化过程，汽油机和柴油机的区别。

教学重点：内燃机的工作原理，汽油机和柴油机的优缺点。

四、教具与学具准备1. 教具：内燃机模型，挂图，多媒体课件。

2. 学具：每组一个内燃机模型，相关学习资料。

五、教学过程1. 实践情景引入：展示内燃机在生活中的应用，如汽车、摩托车等，引导学生思考其工作原理。

2. 知识讲解：a. 介绍内燃机的工作原理。

b. 讲解汽油机和柴油机的构造、优缺点及区别。

3. 例题讲解：通过典型例题，使学生更好地理解内燃机的能量转化过程。

4. 随堂练习：设计相关练习题，巩固所学知识。

5. 小组讨论：分组讨论内燃机的应用及其优缺点，培养学生的团队协作能力。

六、板书设计1. 内燃机工作原理2. 汽油机和柴油机的区别3. 内燃机的能量转化过程七、作业设计1. 作业题目：a. 解释内燃机的工作原理。

b. 列出汽油机和柴油机的优缺点。

c. 举例说明内燃机在生活中的应用。

2. 答案：a. 内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，从而驱动机械设备工作。

b. 汽油机的优点：体积小、重量轻、启动方便；缺点：热效率较低。

柴油机的优点：热效率高、经济性好；缺点：体积大、重量重、启动困难。

八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：根据学生的课堂表现和作业完成情况，调整教学方法，提高教学效果。

2. 拓展延伸：引导学生了解新能源内燃机的研究与发展，如氢燃料内燃机等，培养学生的环保意识和创新精神。

内燃机原理教案

重庆科创职业学院
课程授课方案（教案）
课程名称内燃机原理
年级
教研室汽车制造装配
任课教师
职务教师
职称
重庆科创职业学院教务处制
量
燃油质/
F A
4、燃烧室形状合理分布
5、组织适当的气流运动
6、防止爆燃和早燃
二、汽油机典型燃烧室
1、楔型燃烧室
2、浴盆形燃烧室
3、半球形燃烧室
4、汽油机典型燃烧室的性能比较
浴盆形楔形半球形
火焰传播距离
火花塞的布置
挤气效果压缩比
气门面积气道弯曲程度
F/V值
充气系数散热损失气门机构噪音
维修性长
稍受限制
好
难以提高
限制大
大
大
低
大
较简单
小
好
长
稍受限制
特别好
较易提高
限制较小
较小
中等
中等
中等
较复杂
较小
较好
短
限制大
差
容易提高
限制小
小
最小
高
小
最复杂
较大
差
三、稀混燃烧及快燃系统梅氏火球形燃烧室
三、分层充气燃烧系统。

工程热力学及内燃机原理自考重点复习资料

内燃机原理复习资料第二章、内燃机的工作循环一、“理想循环”假定？答：理想循环讨论中所采取的简化假定是：1.工质是一种理想的完全气体，在整个循环中保持物理及化学性质不变；2.不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失，工质数量保持不变，循环是在定量工质下进行的；3.把汽缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热过程，工质与外界不进行热交换；4.用假想的定容放热和定容或定压加热来代替实际的换气和燃烧过程。

二、内燃机的实际循环与理论循环的区别答：1、工质不同；2、气体流动阻力；3、传热损失；4、燃烧不及时、后燃及不完全燃烧损失；5、漏气损失。

三、压缩过程的作用？1、压缩过程扩大了工作循环的温度范围；2、压缩过程使循环的工质得到更大的膨胀比，对活塞做更多的功；3、压缩过程提高的工质的温度和压力，为冷机启动及着火燃烧创造了条件。

四、四冲程工作原理1、进气行程：排气门关闭，随着活塞下行汽缸内产生低压，重进气门吸入空气和汽油的混合气，柴油机中吸入的是新鲜空气。

2、压缩行程：进、排气门关闭，活塞上行压缩汽缸内的气体，在柴油机中，把空气压缩到燃料自然温度以上。

3、做功行程：当活塞快到上止点时，用火花塞点燃混合气使之燃烧，在柴油机中，此时燃料以雾化状态喷射到汽缸内，和高温空气接触而自行着火燃烧, 燃烧所产生的高压气体，把活塞往下推而做功。

4、排气行程:当活塞到下止点稍前一些时，排气门开启，排气溢出，汽缸内压力下降，活塞上行把膨胀完了的燃气排除汽缸外。

五、示功图：把内燃机在1个工作循环中气缸内工质状态的变化，表示为压力与容积的关系，即压力与活塞行程的关系的图形。

六、标定转速：指在标定工况下，发出标定功率时内燃机相应的曲轴转速。

七、油耗率：在标定工况下，发出标定功率时内燃机所具有的有效油耗率。

八、升功率N :单位气缸工作容积内燃机所具有的标定功率。

九、活塞功率N :单位活塞总面积上内燃机所具有的标定功率。

十、指示效率：是评价内燃机工作循环的一个经济性参数，也是衡量气缸内燃料燃烧所应释放出的热能有效转换成指示功的程度的一个尺度。

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（2）在压缩早、中期增强滚流运动；
（3）在压缩末期滚流破裂成微涡旋。
3、进气涡流与滚流的比较

进气涡流
滚流
相同处
在进气过程中由进气机构和气缸壁导流共 同作用形成 旋转轴与气缸或燃 烧室轴线平行甚至 重合 旋转轴与气缸轴线 垂直
不同处
四、湍流


三、燃烧所需空气量

1、汽油的平均组成为C＝0.856kg，H＝0.144kg，可 用C8H18近似表示，完全燃烧所需的理论空气量为： 14.80kg(空气)/kg(汽油)
11.45m3(空气)/kg(汽油) 2、柴油的平均组成为C＝0.875kg，H＝0.125kg，可 用C16H34近似表示，完全燃烧所需的理论空气量为：
（3）冷却系统过热； （4）气缸盖温度上升。

注意： （1）当发生轻微爆燃时，一般听不到金属敲击声， 其热效率还有所提高；
（2）从循环热效率考虑，最佳点火提前角是不发出 敲击声的轻微爆燃位置，但在实际工作中难于掌握和 控制。
1、爆燃及其危害


早燃与爆燃两种不正常燃烧现象的比较：
a、早燃是燃烧室内的炽热点或炽热表面引燃混合气 所致，一般发生于火花点火之前，且无压力波产生； b、爆燃是在电火花点火以后末端混合气的自然现象， 且有压力波产生。

激爆： 早燃与爆燃相互促进，就形成了激爆，发出很强 的尖锐敲击声，造成比爆燃更大的危害。

1）气缸直径
2）火花塞位置 3）气缸盖与活塞材料 4）燃烧室结构
（2）运转条件的影响

1）点火提前角影响 综合结果是，转速增加，爆燃倾向减小。 3）负荷的影响 负荷减小，爆燃倾向较小。 4）混合气浓度的影响
4.2内燃机缸内的空气运动

内燃机缸内的空气运动包括：
一、涡流
二、挤流
三、滚流
四、湍流
一、涡流

进气涡流－在进气过程中形成的绕气缸轴线旋转 的气流运动。 压缩涡流－压缩过程中形 成的有组织的旋转气流运动。 注意：
进气涡流持续时间较长；
压缩涡流持续时间较短暂。
（二）早燃

如果气缸内的混合气在火花塞点火前，已被燃烧 室内其他的炽热表面点燃，则称为早燃或表面点火。
1、早燃现象

汽油机早燃特征：
早燃的外部表现与爆燃相似，不仅有强烈的敲缸 声（较沉闷），而且压力升高率较大，使压缩行程末 期的负功很大并增加了发动机机件的负荷，从而引起 活塞、连杆的损坏以及气门、火花塞、活塞的过热。
空气质量 燃料量 αL'0 A/ F ＝ ＝αL'0 燃料质量 燃料量
四、燃烧热与绝热火焰温度

反应热－在一定条件下，化学反应伴有的放热或 吸热现象。 燃料的燃烧热或热值－单位数量的燃料完全燃烧 时的反应热。
内燃机中，按燃料的低热值计算热效率。
把可燃混合气经过绝热过程最终达到的燃烧温度 称为绝热火焰温度或最高燃烧温度。
二、燃烧反应方程式

内燃机燃料的主要成分为碳和氢，此外还含有少 量的氧、硫等杂质。 对于一般碳氢化合物来说，其燃烧反应方程式可 写成如下形式：
m m C n H m n O2 nCO2 H 2O 热4 － 1 4 2
第四章 内燃机的燃烧

4.1燃烧的基本理论 4.2内燃机缸内的空气运动 4.3点燃式内燃机的燃烧 4.4点燃式内燃机的燃烧室 4.5压燃式内燃机的燃烧 4.6压燃式内燃机的燃烧室
4.1 燃烧的基本理论

燃烧－燃料与氧化剂进行剧烈放热的氧化反应过程。

如果反应利用空气进行，其燃烧反应方程式可写 成如下形式：
m m C n H m n O2 3.76 n N 2 nCO2 4 4 m m H 2O 3.76 n N 2 热4 － 2 4 2
1、进气涡流产生的方法

二冲程内燃机
在直流扫气的二冲程内燃机 中，只要把扫气口在平面内布置 成一定的倾斜度，就能利用扫气 流本身的运动形成涡流。

四冲程内燃机
导气屏进气门、切向气道或螺旋气道
2、压缩涡流

在压缩行程开始时，缸内存在进气涡流。随着压 缩行程的进行，缸内涡流被压入口径较小的燃烧室凹 坑内。根据动量矩守恒，在进气涡流所具有的动量矩 基本不变的情况下，气流旋转半径缩小，使燃烧室内 的涡流角速度增大。
（1）压力曲线出现高频大振 幅波动；
（2）爆燃过程接近等容燃烧； （3）气缸内各处压力的分布 不平衡，从而形成压力脉冲， 并以波的形式向外传播。

汽油机发生爆燃时的严重后果： （1）机械负荷过高，长期爆燃使机件产生裂纹，造 成零件损坏；
（2）传热量增加，润滑油和冷却水温度过高，导致 汽油机过热，运动件磨损加剧； （3）强烈爆燃时燃气温度很高，燃烧产物发生热分 解，析出碳粒，造成排气冒黑烟，热效率下降；

预混合燃烧－着火前燃料气体或燃料蒸气与氧化 剂已经按一定比例形成混合气。 扩散燃烧－着火前燃料与氧化剂是相互分开的， 着火后燃料边蒸发边与空气混合边燃烧。
注意：
（1）汽油机和气体燃料发动机的燃烧属于预混合燃 烧方式； （2）柴油机的燃烧主要是扩散燃烧方式，燃烧初期 有预混合燃烧方式。
（4）长期在爆燃情况下工作，则局部过热使轻合金 的活塞局部变软、融化或烧损。

汽油机的爆燃现象同柴油机的工作粗暴性的比较： 燃烧本质一致，均为可燃混合气自然结果； 两者在发生时间和缸内状态方面互有差异。
2、影响爆燃的因素

设从火焰中心开始形成起至正常火焰传播到末端 混合气为止所需的时间为t1；
二、挤流

压缩行程后期，活塞接近上止点时，在活塞顶上 部形成的径向气流运动称为挤流。 当活塞下行时，燃烧室内的气体又向外流入环形 空间，产生逆挤流。

说明： （1）挤流速度随曲轴转角不同而变化；
（2）提高压缩比，可提高整个压缩过程的挤流速度； （3）汽油机紧凑型燃烧室，利用强挤流增大燃烧室 内的湍流强度，促进混合气快速燃烧； （4）柴油机利用逆挤流，使燃烧室内的混合气流出， 进一步和气缸内的空气混合燃烧，可改善燃烧和降低 排放。
三、滚流

滚流－在进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线旋 转的空气运动。
1、滚流的形成

在进气过程中，利用流过进气门上、下缘间隙处 的气体速度的不均匀产生的旋转气流运动。
2、滚流的发展变化过程

（1）在进气时产生滚流运动；
14.36kg(空气)/kg(汽油)
11.11m3(空气)/kg(汽油)
过量空气系数和空燃比

过量空气系数－充入气缸内的实际空气质量与进 入气缸内的燃料完全燃烧所需的理论空气量的比值， 即 L' / L'0 (4 4)
空燃比－充入气缸内的实际空气质量与进入气缸 内的燃料量的质量比，即
设从火焰中心开始形成起至末端混合气自然着火 所需的时间为t2。
则当t1＜t2时，不会发生爆燃，当t1＞t2时，就 会发生爆燃。
可以认为，凡是缩短t1，或延长t2，均可抑制和 消除爆燃；反之，使爆燃倾向增加。 爆燃受到燃料（分子结构、添加剂等）的影响， 还与汽油机结构型式和运转条件有关。
（1）结构型式的影响
二、汽油机的非正常燃烧过程

如果在正常火焰锋面到达前，其焰前反应已完成 而发生自然，引起爆炸性燃烧，称为非正常燃烧。
（一）爆燃

汽油机爆燃时表现为： （1）发出金属振音（敲缸）； （2）在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；在强烈 爆燃时，发动机功率下降，工作不稳定，转速下降， 伴有较大振动；

注意：滞燃期的长短对汽油机工作的影响不大。
原因：着火时刻可用控制点火提前角的办法来达到， 且燃烧放热不多。
2、急燃期

急燃期－从火焰中心开始传播到遍及几乎整个燃 烧室，燃烧完绝大部分燃料的一段时间。

注意： （1）急燃期短，放热集 中在活塞位于上止点附近， 热量利用较好。 （2）应避免最大压力点3 到达时刻过早。 （3）点3的位置可通过点 火提前角来调整。
3、后燃期

后燃期－从最高燃烧压力点起至燃料基本烧完为 止的一段时间。
注意：为提高热效率，改善排放指标，应尽可能缩短 后燃期。
4、结论

（1）滞燃期和后燃期内的放热量较少，对循环热 效率影响不大；
（2）急燃期的放热量最多，其放热量及对应的活 塞位置，对循环热效率有着决定性影响。
湍流或紊流－在内燃机气缸内形成的无规则的气 流运动。
说明： （1）随机、非定常、三维、有旋的流动；
（2）在高速流动的情况下产生的普遍存在的流体运动； （3）能引起相邻各层流体间动量、温度、浓度等的交 换和脉动。
（4）湍流特性对燃烧速度和火焰传播有着重要的影响。
4.3点燃式内燃机的燃烧

2、影响早燃的因素和防止措施

1）燃料的影响： a、燃料形成沉积物的能力；
b、混合气抵抗点燃的能力。
2）结构型式和运转条件的影响：
a、凡是能够降低燃烧室温度、压力和防止积碳等炽 热点形成的因素和条件，都会抑制和消除早燃； b、凡是促进沉积物温度升高、氧气供应良好以及降 低混合气点火能量的因素和条件，都会促进早燃发生。

如果在正常火焰锋面到达后，将（火焰锋面前） 未燃混合气引燃，称为正常燃烧。 汽油机的正常燃烧过程一般分为三个阶段，即： 1、滞燃期 2、急燃期 3、后燃期
1、滞燃期（着火延迟期）

滞燃期－从电火花点火起，到形成火焰中心并开 始火焰传播，气缸内压力开始脱离纯压缩线为止所经 历的时期。
说明：
（1）包括着火和燃烧两部分；
（2）燃烧本质； （3）是一种高速燃烧现象； （4）可以计算完全燃烧所需要的空气量和释放出的 热量。