柴油机的燃料与燃烧

1/18课程内容概述第一章发动机原理基础知识第二章发动机的换气过程第三章汽油机的燃料与燃烧第四章柴油机的燃料与燃烧第五章燃气发动机的燃料与燃烧第六章发动机的特性第七章汽车的动力性第八章汽车的制动性第九章汽车的使用经济性第十章汽车的操纵稳定性第十一章汽车的舒适性第十二章汽车的通过性第十三章汽车性能的合理使用3/18第四章柴油机的燃料与燃烧第一节柴油的使用性能第二节柴油机混合气的形成与燃烧第三节柴油机的排气污染与噪声第四节改善柴油机燃烧过程的措施4/18第一节柴油的使用性能1.发火性：2.蒸发性：3.粘度：4.凝点：5/18柴油的发火性自燃能力，用十六烷值表示。十六烷值过高、过低都不好。车用柴油机：十六烷值40～60。6/18柴油的蒸发性柴油蒸发性:用50%、90%、95%馏出温度来评价50%馏出温度低，轻馏分多，蒸发性好，但其着火性差。如果此温度过低，使柴油机工作粗暴。90%、95%馏出温度高，重馏分多，蒸发性差。因此，要求柴油的50%馏出温度适宜，90%馏出温度和95%馏出温度应比较低。7/18粘度粘度决定其流动性，影响雾化质量和润滑能力。粘度大，滤清困难，流动阻力增加，不易雾化。粘度小，流动性好，容易雾化，但粘度过小使其失去必要润滑能力，磨损、柴油的露失量增加。8/18凝点凝点：指柴油冷却到开始失去流动性的温度，是评价柴油低温流动性的指标。国产轻柴油的牌号以凝点大小编号。如10号轻柴油的凝点为10℃。好的柴油凝点低。选用柴油时，其凝点要比最低环境温度低3～5℃。见表4-1。9/18轻柴油的选用牌号适用范围10号有预热设备的柴油机5号气温在8OC以上地区0号气温在4OC以上地区—10号气温在—5OC以上地区—20号气温在—14OC以上地区—35号气温在—29OC以上地区—50号气温在—44OC以上地区10/18第二节柴油机混合气的形成与燃烧一、柴油机混合气的形成二、柴油机的燃烧过程11/18一、柴油机混合气的形成1.柴油机混合气形成特点：由于柴油的蒸发性差，采用高压喷射方法（高压油泵、喷油器），将柴油喷入燃烧室，与缸内高温高压的空气混合形成混合气。混合气的形成和燃烧是同时进行，即边喷油、边雾化、边混合、边燃烧。柴油机混合气的形成特点：一是在汽缸的内部，二是时间短且不均匀。12/18一、柴油机混合气的形成2．柴油机混合气形成方式：1）空间雾化混合方式：2）油膜蒸发混合方式：13/18空间雾化混合方式喷油器以一定压力、一定射程和一定雾化质量将柴油喷入燃烧室并形成油雾，从高温空气中吸热、蒸发、扩散与空气混合形成可燃混合气。要求油束的形状(射程、锥角)与燃烧室形状匹配，保证混合气形成均匀；采用多孔喷油器，扩大油雾分布空间；组织一定的空气涡流运动，加速混合气的形成。14/18油膜蒸发混合方式喷油器将大部分柴油喷射到燃烧室壁面上形成油膜，只有小部分柴油直接喷射到空间，这小部分柴油在空间蒸发、扩散与空气混合,首先着火，燃烧室温度迅速上升。油膜在强烈的空气涡流作用下，受热蒸发并与空气混合，形成可燃混合气。与空间雾化混合方式相比，油膜蒸发混合方式形成的混合气要均匀些；由于分层燃烧，同时燃烧的混合气量少，汽缸压力上升缓慢，工作柔和，但动力性稍差。15/18二、柴油机的燃烧过程着火延迟期：对燃烧过程影响很大。速燃期：压力升高率过大，使柴油机工作粗暴，噪声大，NOX排放量增加；压力升高率过小，使热效率、动力性下降。缓燃期：大部分燃料此期间燃烧；这一阶段的特点：高温缺氧补燃期：传热损失增加、发动机过热、排气温度升高，经济性下降。其终点难以确定（尤其高速、大负荷工况）。16/18第三节柴油机的排气污染与噪声一、排气污染:见表4-2。炭烟生成量多：压缩比高；重质成分多。CO、HC和NOX生成量少：过量空气系数较大。负荷对排气污染影响：负荷增加，排气污染增加。燃烧室结构对排气污染影响：分隔室式燃烧室排气污染低。二、燃烧噪声：降低燃烧噪声的措施：控制着火延迟期内混合气的数量（减小喷油提前角、选用发火性能好的柴油、提高压缩比等）；控制燃烧速度（采用废气再循环）。17/18表4-2柴油机与汽油机排气污染比较有害成分单位汽油机柴油机直接喷射式燃烧室分隔式燃烧室CO%0.6~50.05~0.50.05~0.5HCppm2000500~1000200~300NOXppm40001500~2000700~1000碳烟g/m30.0050.2~0.30.1~0.1518/18燃烧噪声和机械噪声着火延迟期内形成的混合气在速燃期中几乎同时燃烧，汽缸压力急剧升高而产生压力波，压力波通过汽缸体、汽缸盖等向外辐射，产生燃烧噪声。燃烧产生的压力波也会对缸体、缸盖、活塞、连杆等产生冲击引起机械振动，产生机械噪声。产生燃烧噪声的根源：主要在速燃期，其次是缓燃期，其它对噪声影响不大。