1、 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)對(duì)混合氣形成和燃燒過程對(duì)混合氣形成和燃燒過程有決有決定性影響，因而也影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的定性影響，因而也影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、燃動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、燃燒噪聲和有害廢氣的排放燒噪聲和有害廢氣的排放。組織良好的缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)提高組織良好的缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)提高的火焰?zhèn)鞑ニ俚幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ俾省⒔档腿紵h(huán)變動(dòng)、適應(yīng)稀燃或?qū)尤加兄匾饔茫宦省⒔档腿紵h(huán)變動(dòng)、適應(yīng)稀燃或?qū)尤加兄匾饔茫粚?duì)提高對(duì)提高的燃油空氣混合速率，提高燃燒速率，的燃油空氣混合速率，提高燃燒速率，促進(jìn)燃燒過程中空氣與未燃燃料的混合促進(jìn)燃燒過程中空氣與未燃燃料的混合( (熱混合作用熱混合作用) )有有重要作用。重要作用。 深

2、入了解內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)燃燒過程的影響和作深入了解內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)燃燒過程的影響和作用，對(duì)于用，對(duì)于具有重要意義。具有重要意義。 o 進(jìn)氣結(jié)束時(shí)，汽缸內(nèi)旋流速度的分布表明，小于某一進(jìn)氣結(jié)束時(shí)，汽缸內(nèi)旋流速度的分布表明，小于某一半徑時(shí)，切線速度隨半徑的增加而增大，半徑時(shí)，切線速度隨半徑的增加而增大，速度呈剛體速度呈剛體流分布；越過這一半徑流分布；越過這一半徑時(shí)，切線速度隨半徑的增加而時(shí)，切線速度隨半徑的增加而減小，速度呈勢流分布。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，剛體減小，速度呈勢流分布。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，剛體流動(dòng)明顯增強(qiáng)，勢流運(yùn)動(dòng)明顯減弱，可以認(rèn)為此時(shí)燃流動(dòng)明顯增強(qiáng)，勢流運(yùn)動(dòng)明顯減弱，可以認(rèn)為此時(shí)燃

3、燒室凹坑內(nèi)的旋流運(yùn)動(dòng)力剛體流。燒室凹坑內(nèi)的旋流運(yùn)動(dòng)力剛體流。o 進(jìn)氣過程所產(chǎn)生的旋流進(jìn)氣過程所產(chǎn)生的旋流可以持續(xù)到燃燒膨脹過程可以持續(xù)到燃燒膨脹過程。o 在在柴油機(jī)柴油機(jī)上，進(jìn)氣渦流主要用于增強(qiáng)噴油油束與空氣上，進(jìn)氣渦流主要用于增強(qiáng)噴油油束與空氣的混合，提高燃油與空氣混合速率，這有助于柴油機(jī)的混合，提高燃油與空氣混合速率，這有助于柴油機(jī)的快速燃燒。的快速燃燒。o 在在汽油機(jī)汽油機(jī)上，進(jìn)氣渦流主要用于增加火焰?zhèn)鞑ニ俾剩希M(jìn)氣渦流主要用于增加火焰?zhèn)鞑ニ俾剩瑢?shí)現(xiàn)快速燃燒。實(shí)現(xiàn)快速燃燒。o 進(jìn)氣渦流的大小由進(jìn)氣渦流的大小由進(jìn)氣道形狀和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定進(jìn)氣道形狀和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。(1) 采用帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)

4、氣門 圖51a 強(qiáng)制空氣從導(dǎo)氣屏的前面流出, 依靠氣缸壁面約束，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。由圖52b可知，由于導(dǎo)氣屏的存在，使在導(dǎo)氣屏占據(jù)的氣門周長范圍內(nèi)氣流不進(jìn)入氣缸，增大了導(dǎo)氣屏對(duì)面的氣流速度，從而形成對(duì)氣缸中心O的動(dòng)量矩。 改變導(dǎo)氣屏包角改變導(dǎo)氣屏包角的大小和導(dǎo)氣屏安裝角的大小和導(dǎo)氣屏安裝角(OO 導(dǎo)導(dǎo)氣屏對(duì)稱中心線與氣缸軸線的夾角，見圖氣屏對(duì)稱中心線與氣缸軸線的夾角，見圖52b)的大的大小，均可改變渦流強(qiáng)度。小，均可改變渦流強(qiáng)度。 角一般常選角一般常選80 120，角在角在90-270附近可望形成較強(qiáng)的渦流附近可望形成較強(qiáng)的渦流(兩者產(chǎn)生兩者產(chǎn)生的渦流轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的渦流轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反)。 1)1)由

5、于導(dǎo)氣屏減小氣流流通截面，流動(dòng)不對(duì)稱，使流由于導(dǎo)氣屏減小氣流流通截面，流動(dòng)不對(duì)稱，使流動(dòng)阻力增加，充量系數(shù)降低。動(dòng)阻力增加，充量系數(shù)降低。 2)2)由于氣門上有導(dǎo)氣屏，為保證工作時(shí)氣流的旋轉(zhuǎn)方由于氣門上有導(dǎo)氣屏，為保證工作時(shí)氣流的旋轉(zhuǎn)方向和強(qiáng)度，進(jìn)氣門必須有導(dǎo)向裝置，以防工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，這向和強(qiáng)度，進(jìn)氣門必須有導(dǎo)向裝置，以防工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，這都使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本增加。都使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本增加。 3) 3)氣門盤剛度不均勻，變形大，氣門在工作時(shí)又個(gè)能氣門盤剛度不均勻，變形大，氣門在工作時(shí)又個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣門容易偏磨，對(duì)氣門密封不利。轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣門容易偏磨，對(duì)氣門密封不利。導(dǎo)氣屏缺點(diǎn)導(dǎo)氣屏缺點(diǎn) 切向氣道形

6、狀比較平直，在氣門座前強(qiáng)烈收縮，引導(dǎo)氣切向氣道形狀比較平直，在氣門座前強(qiáng)烈收縮，引導(dǎo)氣流以單邊切線方向進(jìn)入氣缸，從而造成氣門口速度分布的不流以單邊切線方向進(jìn)入氣缸，從而造成氣門口速度分布的不均勻。它相當(dāng)于在平直無旋氣道速度分布的基礎(chǔ)上，增加均勻。它相當(dāng)于在平直無旋氣道速度分布的基礎(chǔ)上，增加個(gè)沿切向氣道方向的速度個(gè)沿切向氣道方向的速度 ( (圖圖5-2c)5-2c)。 切向進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡單，在對(duì)進(jìn)氣渦流要求低時(shí)，流動(dòng)阻切向進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡單，在對(duì)進(jìn)氣渦流要求低時(shí)，流動(dòng)阻力不大，但當(dāng)對(duì)渦流要求高時(shí)，由于氣門口速度分布過于不力不大，但當(dāng)對(duì)渦流要求高時(shí)，由于氣門口速度分布過于不均勻，氣門流通面積實(shí)際上得不到

7、充分利用，氣道阻力將很均勻，氣門流通面積實(shí)際上得不到充分利用，氣道阻力將很快增加，因此切向氣道適用于要求進(jìn)氣渦流強(qiáng)度不高的發(fā)動(dòng)快增加，因此切向氣道適用于要求進(jìn)氣渦流強(qiáng)度不高的發(fā)動(dòng)機(jī)上。機(jī)上。 切向氣道對(duì)氣口的位置較敏感，泥芯誤差對(duì)氣道的質(zhì)量切向氣道對(duì)氣口的位置較敏感，泥芯誤差對(duì)氣道的質(zhì)量影響較大。影響較大。 (2) 切向氣道切向氣道(圖圖51b) 在氣門座上方的氣門腔內(nèi)做成螺旋形，使氣流在螺旋氣在氣門座上方的氣門腔內(nèi)做成螺旋形，使氣流在螺旋氣道內(nèi)就形成道內(nèi)就形成定強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)，其氣門口處氣流的情況相當(dāng)于定強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)，其氣門口處氣流的情況相當(dāng)于在平直氣道出口速度分布的基礎(chǔ)上，增加在平直氣道出口速度

8、分布的基礎(chǔ)上，增加個(gè)切向速度，合個(gè)切向速度，合成后的速度圖成后的速度圖( (圖圖5 52d)2d)是一個(gè)對(duì)稱圖形。是一個(gè)對(duì)稱圖形。 除了螺旋氣道本身形成的動(dòng)量矩外，速度分布圖對(duì)氣缸除了螺旋氣道本身形成的動(dòng)量矩外，速度分布圖對(duì)氣缸中心不再形成動(dòng)量矩了，這種氣道稱為純螺旋氣道。中心不再形成動(dòng)量矩了，這種氣道稱為純螺旋氣道。（3）螺旋氣道）螺旋氣道 (圖圖51c) 在在(圖圖53)上評(píng)定渦上評(píng)定渦流強(qiáng)度的方法基本流強(qiáng)度的方法基本相近，一般采用相近，一般采用測量模擬測量模擬氣缸內(nèi)渦流的轉(zhuǎn)速氣缸內(nèi)渦流的轉(zhuǎn)速或用角動(dòng)量矩直接或用角動(dòng)量矩直接測出渦流的角動(dòng)量，測出渦流的角動(dòng)量，氣體流量用氣體流量用測定。測量

9、方法一測定。測量方法一般采用般采用，在不同的氣門升程在不同的氣門升程下測量葉片的轉(zhuǎn)速下測量葉片的轉(zhuǎn)速和氣體流量。和氣體流量。 為使不同形狀和尺寸氣道的流動(dòng)特性具有對(duì)比性，為使不同形狀和尺寸氣道的流動(dòng)特性具有對(duì)比性，采用采用評(píng)價(jià)不同氣門升程下氣道的阻評(píng)價(jià)不同氣門升程下氣道的阻力特性或流通能力，用力特性或流通能力，用評(píng)價(jià)不同氣門評(píng)價(jià)不同氣門行程下氣道形成渦流的能力。行程下氣道形成渦流的能力。0FQACQ為試驗(yàn)測得的為試驗(yàn)測得的實(shí)際空氣流量實(shí)際空氣流量A為氣門座內(nèi)截面面積為氣門座內(nèi)截面面積2/4VAd n無量綱流量系數(shù)定義無量綱流量系數(shù)定義為流過氣門座為流過氣門座的實(shí)際空氣流量的實(shí)際空氣流量與理論空

10、氣流量之比與理論空氣流量之比dv為氣門為氣門座內(nèi)徑座內(nèi)徑n為進(jìn)氣門數(shù)目為進(jìn)氣門數(shù)目0為理論進(jìn)氣速度為理論進(jìn)氣速度02 p為進(jìn)氣道壓力降，為進(jìn)氣道壓力降，一般取一般取2.5kPa為氣門為氣門座處氣座處氣體的密體的密度度(kgm3)Ricardo方法方法Ricardo無量綱渦流數(shù)無量綱渦流數(shù)NR為為:0RRDND為缸為缸徑徑0為理論為理論進(jìn)氣速度進(jìn)氣速度RRicardo渦流比 為Re R三、滾流和橫軸渦流三、滾流和橫軸渦流 在氣缸內(nèi)形成的無規(guī)則的氣流運(yùn)動(dòng)稱為在氣缸內(nèi)形成的無規(guī)則的氣流運(yùn)動(dòng)稱為湍流湍流。采用統(tǒng)計(jì)的方法定義湍流特性參數(shù)，在統(tǒng)計(jì)定常的采用統(tǒng)計(jì)的方法定義湍流特性參數(shù)，在統(tǒng)計(jì)定常的湍流場中，某方向上的當(dāng)?shù)厮矔r(shí)流速湍流場中，某方向上的當(dāng)?shù)厮矔r(shí)流速U U可以寫為可以寫為 (5-6)( )( )U tUu t式中，為式中，為平均速度平均速度；u(t)為流速的脈動(dòng)分量。為流速的脈動(dòng)