5、柴油机混合气的形成与燃烧1

讲课内容5.0概述5.1燃油的喷射与雾化5.2燃烧与放热5.3混合气形成与燃烧室5.4燃烧过程的优化5柴油机混合气的形成与燃烧5.0概述●柴油机的优点热效率高、可靠性好、适应性好●柴油机的特点缸内混合、混合时间短压燃●对柴油机燃烧过程的要求在上止点后15度曲轴转角附近燃烧燃烧要完全混合气时间短，过量空气系数φ＞15柴油机混合气的形成与燃烧5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●概念从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程整个过程在全负荷时占15°～40°曲轴转角●喷射过程的组成分三个阶段喷射延迟阶段主喷射阶段喷油结束阶段5柴油机混合气的形成与燃烧5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●喷射过程的组成5柴油机混合气的形成与燃烧柱塞进出油孔3-出油阀（a）pH泵端压力高压油管喷油器（b）pn端压力9-针阀（c）H升程1喷射延迟阶段针阀开始打开进回油孔刚关闭出油阀打开1-喷射延迟阶段5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●喷射过程的组成5柴油机混合气的形成与燃烧柱塞进出油孔3-出油阀（a）pH泵端压力高压油管喷油器（b）pn端压力9-针阀（c）H升程2主喷射阶段针阀开始打开进回油孔刚关闭出油阀打开2-主喷射阶段泵端压力迅速下降泵泄油5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●喷射过程的组成5柴油机混合气的形成与燃烧柱塞进出油孔3-出油阀（a）pH泵端压力高压油管喷油器（b）pn端压力9-针阀（c）H升程3喷油结束阶段针阀开始打开进回油孔刚关闭出油阀打开3-喷油结束阶段泵端压力迅速下降泵泄油针阀落座5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●供油规律与喷油规律供油速率——单位凸轮转角高压油泵供给的油量喷油速率——单位凸轮转角喷油器喷出的油量两者差别的原因①燃油的可压缩性②压力波传播滞后③压力波动④高压容积的变化5柴油机混合气的形成与燃烧5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●喷油泵速度特性分析：①为什么每循环喷油量随转速升高而增大？②喷油泵速度特性能否满足实际要求？5柴油机混合气的形成与燃烧5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●异常喷射现象5柴油机混合气的形成与燃烧正常喷射二次喷射断续喷射隔次喷射循环1循环2图中：纵坐标：针阀升程横坐标：凸轮转角5.1燃油的喷射与雾化⑴喷射过程●异常喷射现象二次喷射——喷孔积炭、零件过热、经济性下降多发生在高速、大负荷5柴油机混合气的形成与燃烧断续喷射——喷油器偶件磨损发生在喷油器不稳定工作区（已经解决）隔次喷射——运转不稳定、工作粗暴多发生在怠速工况滴油现象——喷孔积炭、冒黑烟、零件过热针阀不能及时落座（减压容积）5.1燃油的喷射与雾化⑵喷雾与雾化5柴油机混合气的形成与燃烧目的增大燃料的蒸发表面积增加燃料与氧的接触机会迅速混合迅速燃烧5.1燃油的喷射与雾化⑵喷雾与雾化5柴油机混合气的形成与燃烧油束的形成图5-9锥形油束几何形状贯穿距离L喷雾锥角β油束最大宽度B贯穿率－L/到室壁距离背压5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程按其过程进行的特点分四个阶段5柴油机混合气的形成与燃烧着火落后期（滞燃期）速燃期缓燃期补燃期5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程5柴油机混合气的形成与燃烧图中虚线－纯压缩线p－气缸压力线T－气缸温度线h－针阀升程dg/dφ－喷油速率QB－放热规律dQB/dφ－放热速率5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●着火落后期（滞燃期）5柴油机混合气的形成与燃烧分析：进行物理准备和化学准备物理准备：雾化、蒸发、扩散化学准备：低温多阶段着火定义：从喷油开始到气缸压力开始脱离纯压缩线为止（AB）5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●着火落后期（滞燃期）5柴油机混合气的形成与燃烧分析：τi的长短对燃烧的影响τi过大－易发生工作粗暴τi过小－要求十六烷值高表示：τi——0.7～3sφi——8°～12°5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●着火落后期（滞燃期）5柴油机混合气的形成与燃烧影响τi因素：压缩终了的温度压缩终了的压力喷油提前角发动机转速燃油的十六烷值5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●急燃期5柴油机混合气的形成与燃烧分析：将已混合好的可燃混合气迅速烧完定义：从压力脱离纯压缩线开始到气缸压力上升缓慢为止（BC）5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●急燃期5柴油机混合气的形成与燃烧分析：pC/pB↑↑→工作粗暴压力升高率dp/dφ应在一定范围内表示：压力升高比：pc/pB影响因素：τi的长短措施：降低τi合适的供油规律（先少后多）5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●缓燃期5柴油机混合气的形成与燃烧分析：边喷射边燃烧定义：从压力上升缓慢开始到气缸压力下降为止（CD）要求：要短措施：合理的喷油规律充足的空气量5.2燃烧与放热⑴柴油机的燃烧过程●补燃期5柴油机混合气的形成与燃烧分析：未燃烧完的中间产物继续燃烧定义：从压力下降开始到基本燃烧完为止（DE）要求：越短越好措施：组织气流运动充足的空气量5.2燃烧与放热⑵燃烧放热规律5柴油机混合气的形成与燃烧●放热规律曲线形状放热规律（供油规律）曲线形状：先多后少均匀渐多渐少先少后多5柴油机混合气的形成与燃烧5.2燃烧与放热⑵燃烧放热规律放热率三要素：●放热规律曲线形状分析：a→d：工作→柔和a→d：性能↓a→d：噪声、振动、排放→改善5.2燃烧与放热⑵燃烧放热规律5柴油机混合气的形成与燃烧不同类型发动机的燃烧放热规律比较：1：汽油机2：直喷式柴油机3：涡流室式柴油机4：预燃室式柴油机直喷式动力性好5.3混合气形成与燃烧室⑴混合气形成5柴油机混合气的形成与燃烧●混合气形成的特点－缸内混合－时间短●形成基本方式：空间雾化油膜蒸发5.3混合气形成与燃烧室⑴混合气形成5柴油机混合气的形成与燃烧●形成基本方式：空间雾化概念影响因素：喷雾特性气流运动直喷发动机无气流运动组织气流运动5.3混合气形成与燃烧室⑴混合气形成5柴油机混合气的形成与燃烧●形成基本方式：油膜蒸发概念影响因素：喷雾特性气流运动以球形燃烧室为代表5.3混合气形成与燃烧室⑵缸内气流运动5柴油机混合气的形成与燃烧进气涡流压缩涡流涡流切向进气道螺旋进气道5.3混合气形成与燃烧室⑵缸内气流运动5柴油机混合气的形成与燃烧挤流5.3混合气形成与燃烧室⑶柴油机的燃烧室5柴油机混合气的形成与燃烧分类直喷式非直喷式浅盆形燃烧室ω形燃烧室挤流缩口形燃烧室非回转体燃烧室球形燃烧室涡流室式燃烧室预燃室式燃烧室5.3混合气形成与燃烧室⑶柴油机的燃烧室5柴油机混合气的形成与燃烧直喷式浅盆形燃烧室ω形燃烧室挤流缩口形燃烧室非回转体燃烧室球形燃烧室5.3混合气形成与燃烧室⑶柴油机的燃烧室5柴油机混合气的形成与燃烧非直喷式涡流室式燃烧室预燃室式燃烧室5.3混合气形成与燃烧室⑶柴油机的燃烧室5柴油机混合气的形成与燃烧非直喷式日本神户高速公路从大楼中穿过本章结束