柴油机的燃烧.ppt

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1、第六章1、喷射油束的形态与燃烧2、柴油机的着火延迟3、柴油机的敲缸及其控制4、柴油机的排气污染与控制5、柴油机冷起动6、柴油机燃烧系统的发展喷射油束的形态与燃烧1.1、无涡流时喷射油束的形态1.2、无涡流喷射油束的燃烧1.3、有进气涡流时喷射油束形态与燃烧H.藤本和土师藤元等人试验用的高压模型燃烧室1.1、无涡流时喷射油束的形态1、在室温高压室中喷射的油束形态主流区：位于油束中心部分，流动速度大，粒度大，单位体积燃料油滴的粒数多，动量也大，形成密度高的主流部分。混流区：燃料油滴速度小，粒度亦小，单位体积油滴的粒数也小，构

2、成雾状稍疏的混合流域，位于主流区的周围部分。初始部分Ls：在喷孔附近形成明显的圆锥形部分的油束长度。混合部分Le：是从初始部分下端到油束边界成　　　湍流状态部分的长度．穿透部分Ｌp：油束保持圆锥部分长度，即Lp=Ls+Le.稀释部分Ｌd:位于油束顶端，油滴稀疏，并可见到燃料油滴滞留状态，又可称为滞留部分．贯穿距离Ｌ：油束顶端到达最远的距离，又称穿透长度．用示踪烟迹法测量油束周围空气的流动速度us得知：喷射油束把周围空气吸入穿透部分．油束的稀释部分将其周围空气挤开，两者的流动方向是一致，但是由于油束稀释部分的成长速度大于其

3、周围空气被挤开的速度，结果是油束稀释部分也吸进空气．空气流动速度与容器内介质的压力有关，压力升高，流速减小．２、在高温高压室中喷射的油束2.1与室温高压室中的喷射油束比较：在高温（400---960K)高压室中进行喷射油束试验，所得油束形状与在室温高压室中的形状不同．其差异是油束侧边外廓有所缩小．初始温度越高，油束明晰度就越低．当初始温度超过750Ｋ时,就很难区分油束与它周围的介质.在混流区内油滴的速度比主流区的低,单位容积内油滴的数量比主流区的少.由于湍流扩散及燃油与周围介质的热交换,油滴与介质进行混合,因此,促进了燃

4、油的蒸发和同介质的混合.另一方面,主油束区的油滴速度较快,单位容积内油滴的数目也比较多,但是该区的空气没有混流区那样多.因此,主油束区能够伸延到接近油束的顶端.高温高压介质中油束的贯穿距离图6-3表示了高温高压介质中初始压力P0=6.28兆帕与初始温度T0=530-800K的情况下油束的贯穿距离.油束的贯穿距离与时间的关系,同室温高压介质中喷射油束的情况一样,仍近似成正比关系.但随介质温度升高,贯穿距离缩短.油束初始部分长度Ls，在喷射期间不论初始压力与温度如何，都近似于常数，并可得下列关系式Ls=10毫米。该式表明，介

5、质状态对初始部分长度的影响比喷油系统的影响小。在扩散燃烧情况下，混合部分出现的火焰沿着混流区向油束顶部方向发展，并达到顶部。虽然火焰也向喷油嘴方向发展，但是在喷射期间，火焰决不可能进入初始部分。在高压与高温介质中，穿透部分的长度Lp和油束的贯穿距离Ｌ之间的关系与从高压室温介质中得到的关系式相同，用下式表示：Ｌp＝0.6L。随着初始温度的提高油束喷雾角θ测量就愈困难，因为在混流区内的燃油蒸发使油束边界不清楚。所以在高温高压介质中试验时将油束喷雾角规定为在油束照片中能清晰可见的油束外缘之间的夹角，亦称为可见喷雾角。初始压力越

6、高，油束喷雾角显越大。这种趋势同在高压室温介质情况下是类似的。初始温度对油束喷雾角的影响很小。土师藤元等人在喷射油束燃烧研究中采用的定容燃烧室1.2、无涡流喷射油束的燃烧1、放热率与火焰特性图6—5是根据在定容燃烧室中燃烧试验时，由测得的压力—时间图计算求得的预混合燃烧与扩散燃烧的典型放热串dQ／dt图。从图中可见,当初始温度及初始压力较低时，喷射油束的燃烧主要是预混合燃烧；当初始温度及压力都比较高时，则喷射油束的燃烧还有明显的扩散燃烧阶段。在预混合燃烧中，放热率图只有一个波峰值。随着介质初始压力升高，首次可见火焰出现的

7、早，着火延迟期短，燃烧后期变为扩散燃烧，波峰降低，波峰后的放热率增高，放热率图的形状渐趋缓和。随着初始压力进一步的提高，放热率图出现第二个波峰。1.2、无涡流喷射油束的燃烧在放热率图上第二个波峰期间，油束主流区中的燃油以扩散火焰的方式燃烧，因此把它叫做“扩散火焰燃烧期”。出现第二个波峰的时间与喷油终止的时间几乎一致，火焰的亮度与范围也达到最大位。在柴油机中扩散火焰燃烧期与黑烟生成密切相关。在介质初始压力低的情况下，着火较迟，燃油与其周围介质之间的湍流扩散与混合更强烈，所以在预混火焰燃烧期间放热率的最大值更高。若增大初始压

8、力，则扩放火焰燃烧期间的放热率最大值增高，这是因为着火早、主燃烧受扩散火焰燃烧控制。2、影响放热率图与火焰特性的因素氧气浓度影响喷油量影响喷孔数影响氧气浓度影响图6—6示出了氧气浓度对放热率的影响。氧气浓度Φ在0.7l—1.0范围内变化。介质的初始压力近似等于2.55兆帕，初始温度为768K。氧气浓度为0.71时，几