内燃机学教学课件作者周龙保54课件

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1、第四节压燃式内燃机的燃烧着火与燃烧柴油机的燃烧燃油喷射与雾化冷起动COMBUSTIONINCIENGINE主要学习内容燃料喷射与雾化FUELSPRAY&ATOMIZATION一、燃油喷射FUELINJECTIONdl小孔喷射示意图柴油机的多孔喷嘴1、燃油喷射出口速度2、燃油喷射出口流量A——小孔流通(总)面积Cd——流量系数，0.7左右，与小孔形状、加工质量等有关。二、燃油雾化SPRAYATOMIZATION1、油束射程SPRAYPENETRATIONθd当t≤tbreak时当t＞tbreak时当有进气涡流时AmbientPre

2、ssure:30bar(N2)7holesHFR(HydraulicFlowRate):Injectedfuelamount(mm3)at100barduring30s2、喷雾锥角CONICALANGLEθ以（º）计，常数C可以取为0.05θd3、油滴平均直径SAUTERMEANDIAMETER索特平均直径(SMD)：整个油束的液滴总体积与总表面积的比4、雾化机理ATOMIZATIONMECHANISMK—H模型R—T模型破碎长度着火与燃烧过程AUTOIGNITION&COMBUSTION一、单油滴燃烧Combustionofs

3、ingledroplet图6-1单个油滴的着火区域直径：5~150um(中间较大)Tc-热空气温度；Tw-油滴周围混合气温度；Cu-油滴周围混合气浓度；W-化学反应速度。正庚烷液滴燃烧计算与实验结果二、液滴燃烧的基本条件形成的燃料蒸气与空气的混合气空燃比要在着火界限内。混合气过浓，氧分子少，混合气过稀，则燃料分子少，这两种情况的氧化反应速率都不够高，不能形成燃烧。当然，一种燃料的着火界限不是一成不变的，而是随着温度的升高，分子运动速率增加，反应速率加快，着火界限也有所扩大。可燃混合气必须被加热到自燃温度以上才能着火，低于这一温度

4、，燃料就不能着火。不同燃料的自燃温度是不同的，它反映燃料的自燃性能，但燃料的自燃温度还与介质压力、加热条件及测试方法等因素有关。三、油束燃烧油束燃烧特点着火地点在油束核心与外围之间混合气浓度和温度适当的地方。混合气浓度温度条件适合的地方不止一个，因此可以是多点同时着火。不同循环的火核形成点也不一定相同，但由于多点着火，循环变动小。混合气过浓或过稀火焰传播将中断，与此同时新的火核和火焰前锋不断形成。柴油机的燃烧过程COMBUSTIONINCIENGINE喷入气缸的燃料不是立刻着火，而是经过一段时间的延迟，期间形成一定量的可燃混合气

5、，这部分燃料的燃烧称为预混燃烧。预混燃烧量对缸内最高燃烧压力、压力升高率和燃烧噪声等有重要的影响。对柴油机的NOx的生产与排放影响最大。一、预混燃烧PREMIXEDCOMBUSTION油束（滴）边蒸发，边扩散，在与周围空气形成可燃混合后燃烧，扩散混合速率控制了燃烧速率。扩散燃烧过程的长短取决于空气运动的组织和燃料的喷射雾化，对燃油经济性有重要的影响。扩散燃烧对柴油机碳烟/颗粒生成与排放影响最大。二、扩散燃烧diffusioncombustion三、柴油机的燃烧COMBUSTIONINDIESELENGINE1滞燃期(AB段)2急

6、燃期BC段3缓燃期CD段4后燃期DE段滞燃期速燃期缓燃期后燃期柴油机燃烧放热规律TDC1、滞燃期IGNITIONDELAY滞燃期过长，压力升高率和最高燃烧压力高，柴油机工作粗暴。滞燃期过短，扩散燃烧增加，易恶化柴油机性能和颗粒排放。从燃料喷入气缸到压力线脱离压缩压力线开始急剧升高这一段燃前准备时间。滞燃期的影响因素燃料理化特性缸内温度和压力供(喷)油提前角起喷压力燃油雾化空气运动负荷、转速进气增压发动机冷却运转参数压缩温度和压力对滞燃期的影响喷油正时对滞燃期的影响存在使滞燃期最短的喷油提前角。通常最佳喷油提前角是根据功率和经济性

7、能来调的,它要大于滞燃期最短的喷油提前。－－－直接喷射(无涡流)----涡流室柴油机转速对滞燃期的影响(n、及循环供油量不变)增压使滞燃期缩短，减缓初期燃烧速度，使压力升高率有所降低。增压压力对滞燃期的影响2、急燃期RAPID/premixedBURNINGPHASE柴油机的预混燃烧期在上止点附近快速进行，压力升高率大。形成第一峰放热。平均压力升高率不宜超过0.6MPa/CA3、缓燃期DIFFUSIONBURNINGPHASE缸内温度和压力高，扩散燃烧速度快。气缸工作容积不断增加，缸压变化缓。缓燃期对应于放热规律曲线的第二峰。

8、柴油机的扩散燃烧期4、后燃期LATEBURNINGPHASE过浓混合气未燃烧的燃料、尾喷燃料、碳烟等的燃烧。膨胀行程的中后期，膨胀比低，做功能力小。增加排温和向冷却水的散热损失，使发动机的热负荷增加，经济性下降。少量柴油的后续燃烧相同的机理：混合气自燃造成压力升