研究生教材 手！ 火花点火发动机 的燃烧 蒋德明 夏来庆 袁大宏 王绍光 3 西安交通大学出版社
前言 轿车工业凝聚了现代科学技术的精华,它的利润率极高,而且 能够组织大批量生产,它是整个国民经济的支柱产业,这一点已为 近百年现代工业发展史所证明.“八五”期间我国将集中人力、物力 和财力,各方面协同作战,发展轿车工业及其零部件行业。例如上 海将在“八五期间投资50亿元发展汽车工业,使之成为上海的第 支柱产业 在绝大多数轿车上应用的是高性能的火花点火发动机,为了使 我国及早具有独立自主地发展轿车生产的能力,从现在起就要大力 开展对影响火花点火发动机性能的最重要方面—汽油机燃烧的研 究。毋腩讳言,我国在汽油机燃烧方面的研究与世界先进水平还有 相当大的差距,因此在写作本书时,除了反映作者自己近年来的研 究成果外,更多的是总结国外最新研究成果,期望为我国年青的内 燃机工作者,提供一本入门的教材,使他们在研究工作中能很快地 触及学科的前沿问题 本书由浙江大学内燃机敦研室夏来庆教授编写第9、第】3和第 15章,清华大学内燃机教研室袁大宏、王绍光副教授编写第10 章,西安交通大学内燃机教研室蒋德明教授编写其余各章.本书主 要供内燃机专业研究生作《火花点火发动机的燃烧》敦材之用,也 可供内燃机、汽车专业高年级本科生以及工厂和研究所技术人员参 考
本书作者要特别感谢美国 MIT Sloan汽车工程实验室主任JB Heywood教授,他在1990年访问西安交通大学时赠送了许多技术 资料,使本书的写作得以顺利完成。此外,作者还要感谢西安交通 大学出版社孙文声同志出色的编辑工作,为提高本书质量所作的贡 献 本书疏漏之处在所难免,谨请使用本书的同志们批评指正 蒋德明 1992年4月
主要符号、角标和缩写 1.主要符号 面积 声速 A/F 空燃比 活塞面积 ABCc 气缸直径;宽度;简并分枝剂 常数 比热容 相应最高燃烧压力的曲轴转角 活塞平均速度 定压比热容 摩尔定压比热容 定容比热容 直径;气缸直径;扩散系数 E 活化能;能量 比内能 F/A 燃空比 上止点位置信号 燃油消耗率 G&Hh片HKk 焓 比焓;传热系数 摩尔焓 低热值 光强;辐射强度 反应速度常数 导热系数;揣流动能;定熵指数
连杆长度;长庋 积分长度尺度 Kolmogorov长度尺度 L4kMMm,mMnP。AQ2 微观尺度尺度 摩尔数;质量 分子量 质量 质量流率 功率;曲轴转速僧号 多变指数;曲轴转速;摩尔数 压力 平均有效压力 平均指示压力 最高燃烧压力 传热量:活性中间产物;容积流量 传热率 放热量 瞬时热流量(单位面积传热率;单位流体质量 传热率) RR 气体常数;曲拐半径;气缸半径;自由基 通用气体常数 半径 S 熵;冲程 比熵 燃烧速率 层流燃烧速率 火焰传播速率 湍流燃烧速率 温度;力矩
温度;时间 内能;流速 比内能;流速 湍流强度 活塞瞬时速度 特征湍流速度 体积;速度 气魟工作容积 rvw 间隙容积 比容;速度 功;分子量 摩尔数 质量分数;摩尔比浓度(摩尔分数) 残余废气百分比 已燃质量百分数 Yb 燃烧体积比 质量分数 过量空气系数;传热系数 角度 比热容比 速燃角 △6 火焰发展角 压缩比;湍流动能消散率;辐射率 燃烧效率 7e 有效效率 指示效率 机械效率 容积效率 点火提前角
相对空燃比;波长;热导率 动力粘度 运动粘度 密度 Pt 特征时间;时间;着火落后角 着火落后期 积分时间尺度 Kolmogorov时间尺度 微观时间尺度 当量比 曲轴转角 φ, 残余废气系数 角速度 源项;反应速率 2.足标 空气 已燃 冷却;气缸;燃烧 化学 间隙 cefg 平衡;排气 火焰;燃料;摩擦;终点 燃气 传热 始点;指示值 IMEP平均指示压力 点火 层流 平均;倒拖
RT 参考值 湍流 tot 总;全 未燃 壁面 3.缩写 ATDc(atdc)上止点后 BTDC(bdc)上止点前 CA 曲轴转角 CAFE 综合的平均燃料经济性 CARS 相干反斯托克斯拉曼散射法 CN 十六烷值 Cor 变动系数 气缸 ECU 电子控制单元 EFI 电子燃油喷射系统 EGR 废气再循环 EI 排放指标 EC, EO 排气门关;排气门开 FSR 火焰速度比 HWA 热线风速计 IC. IO 进气门关:进气门开 KLSA 相应敲缸极限的点火提前角 LDV 激光多普勒测速计 LFL 稀燃火焰生成极限 LML 失火极限 MP 最高燃烧压力 max 最大值 MBT 相应于最大扭矩的点火提前角
MFB 已燃质量百分比 min 最小值 PMP 最高燃烧压力的位置 Pe 贝克列数 ppm 百万分之 RON 研究法辛烷值 Re 雷诺数 TCI 晶体管点火系统 TDC(TC) 上止点 vol 容积 WOT 节气门全开 6
目录 前言 主要符号、角标和缩写 第1章工质物性参数的计算 §1-1概述………………6(1) §1-2未燃气体组分的摩尔比浓度计算→ 1-3已燃气体组分的摩尔比浓度计算…5 第2章燃烧过程的热力学分析 §2-1求取已燃质量百分比的 Rassweiler和 Withrow多变指 数法……………… §2-2求取放热曲线的单区模型法……………(16) §2-3求取放热曲线的双区模型法………(20 §2-4火花点火发动机工作过程计算的基本微分 方程式 学◆·卡●导自甲鲁节带带自看看鲁DD·●卡中自 (26) 第3章气缸内的灑流特性参数 §3-1湍流特性参数的定义 ●带带兽鲁自带看·自·命带● (37 53-2内燃机中湍流特性参数测量的特点……(42) 第4章火花点火 §4-1火花点火过程……50 §4-2着火落后期…………………………………(59) §4-3火花点火模型………………………(61) 第5章火焰传播与火焰结构 §5-1概述…………………………………(70) §5-2火焰传播速率S,和燃烧速率S………………(73) §5-3火焰初期发展阶段的基本特性 (76) §5-4湍流火焰结构与火焰传播速率…………………(84) 第6章燃烧的循环变动