混合气的形成与燃烧过程是内燃机缸内燃料燃烧的化学能转变为热能的重要过程；混合气的浓度和均匀性影响燃烧的时刻、时间和完全性，关系到气缸内工质的压力变化和热功转换程度；混合气形成的质量除了与燃料及其喷射系统有关外，还与缸内气体运动特性和燃烧室的结构有重要关系。

一、气流运动的作用：

（1）对汽油机而言

可以加快油气的均匀混合；

控制燃烧过程；

提高火焰传播速度；

降低燃烧循环变动；

减少燃油高温裂解；

适应稀混合气浓度燃烧或分层充气燃烧方式。

（2）对柴油机而言

可消除混合气局部过浓或者过稀区域，促进油气混合均质化；

加快扩散火焰燃烧速率，缩短燃烧持续期；

有利于降低炭烟；

缓解NOx排放控制与降低燃油消耗率间的矛盾。

二、气流运动的形式

主要可分为：涡流、挤流、滚流和湍流。

1、涡流：分进气涡流、压缩涡流和燃烧涡流三种。

（1）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（通常人为组织）。

涡流比Ω：涡流转速与发动机转速之比，（用于衡量涡流强度）。

进气涡流的组织：

a、切向进气道：涡流比通常为1-2，适用于对涡流强度要求不高的发动机；

b、螺旋进气道：涡流比通常为2-4，适用于涡流强度要求较高的发动机。

但是：进气涡流会增大进气阻力，降低进气充量。                

a) 切向进气道

气道母线与气缸相切，引导气流以单边切线方向进入气缸，靠气缸壁面约束而形成空气旋流。进气门出口处速度分布不均匀，仅用于低涡流强度的场合。

 b) 螺旋进气道

气门座上方的进气门腔内做成螺旋形，使气流在螺旋气道内形成一定强度的旋转。因此在进气门升程较小时，涡流速度较高。

* 组合进气道

适用于喷油器中心布置的四气门气缸盖，有两个排气门和两个进气门，其中一个进气门为切向进气道，另一个进气门为螺旋进气道。

*可变涡流进气道

进气涡流强度随着发动机转速和负荷的变化而变化的高低涡流进气道。日本五十铃公司采用的副气道方式、导向叶片方式、空气喷管方式可变涡流进气道。在低速低负荷时须用强涡流，使油耗率和烟度同时降低；高速高负荷和中速中负荷时须用弱涡流及中涡流，使油耗率和NOx排放同时降低。

（2）压缩涡流： 进气过程中不组织涡流，而是在压缩过程中，在涡流室内产生涡流运动。利用活塞的推挤作用，将气缸内的空气挤压进涡流室空间形成的有组织旋转空气运动。

（3）燃烧涡流： 对于采用涡流室型燃烧室的内燃机，燃烧过程中由于压力差产生的涡流。利用分隔式燃烧室副室中一部分燃料的燃烧能量将其中的混合气高速喷入主燃烧室，并在主燃烧室里形成气流旋转运动。

2、挤流（Squish）。

   压缩过程中，气缸内空气被挤入活塞顶部燃烧室凹坑而形成的挤压涡流运动，简称“挤流”。流速可达30~50m/s，挤流强度主要由喉口直径、挤气面积和挤气间隙的大小决定。 当活塞下行时，燃烧室中的气体向外流到环形空间产生膨胀流动，称为逆挤流。缩口形燃烧室就是充分利用了较强的挤流和逆挤流。

3、滚流(tumble)。

    进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线旋转的气流运动，通常人为组织。

在涡流室柴油机的压缩过程中，气缸内的空气通过通道被压入涡流室中，形成有组织的旋流运动，称为滚流或横轴涡流。

   滚流较适宜于在四气门汽油机上使用，滚流在压缩过程中其动量衰减较少，当活塞接近于上止点时，大尺度的滚流将破裂成众多小尺度的涡流，使湍流强度和湍流动能增加，大大提高火焰传播速率，改善发动机性能。

(4) 湍流（turbulence）

在气缸中形成的无规则气流运动称为湍流。

湍流在汽油机上主要用于提高火焰传播速度，在柴油机上组织适当的湍流可改善燃油与空气的混合。

由于气流会引起能量损失，且高速与低速时差异较大，难于精确控制，故现代柴油机倾向于高压直喷方向发展。

4.1.2 涡流强度测定

    通常采用里卡多（Ricardo）方法评定，即通过气道稳流试验装置测定涡流强度。

   一般采用叶片风速仪测量模拟气缸内涡流转速或用角动量矩直接测出涡流的角动量，气体流量用流量计测定。测量方法一般采用定压差法，在不同的气门升程下测量叶片的转速和气体流量。