第7章柴油机混合气的形成和燃烧ppt课件.ppt

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1、发动机原理第三篇燃烧与排放第7章柴油机混合气的形成和燃烧7.1柴油机燃烧过程图7.1柴油机燃烧过程、喷油速率和放热规律着火延迟期速燃期缓燃期补燃期压缩线针阀行程喷油速率累计放热率燃烧放热率缸内气体温度缸内气体压力线1.着火延迟期着火延迟期又称为滞燃期、着火落后期，从燃油开始喷入燃烧室内(A点)至由于开始燃烧而引起压力升高使压力线明显脱离压缩线开始急剧上升(B点)。影响因素：燃烧室内工质的状态。P↑,T↑→τ↓,柴油十六烷值；喷雾特性、燃烧室形式、气流特性和缸壁温度等。着火延迟期长短会明显影响该阶段喷油量和预制混合气量的多少，从而影响柴油机的燃烧特性、动力性、经济性、排放特性以及噪声振动

2、，必须精确控制。改善喷雾雾化和蒸发条件有利于缩短着火延迟期图7.2温度与压力对着火延迟期的影响2.速燃期压力升高率从提高动力性和经济性的角度，希望dp／dφ大一些dp／dφ过大会使柴油机工作粗暴，运动零部件受到过大冲击载荷，过急的压力升高会导致温度明显升高，使氮氧化物生成量明显增加。为兼顾柴油机运转平稳性，dp／dφ不宜超过0.4MPa／(°)，而为了抑制氮氧化物的生成，dp／dφ还应更低。3.缓燃期从压力最高点至温度最高点（CD段）特点：空气逐渐减少，燃烧产物不断增多，燃烧进行渐趋缓慢。如燃烧组织不当，易产生炭烟。解决措施：后期喷入的燃油能及时得到足够的空气，尽可能地加速混合气的形成

3、，保证迅速而完全的燃烧，从而提高柴油机的经济性和动力性。柴油机燃烧室内的最高温度可达2000K左右，一般在上止点后20°～35°曲轴转角处出现。缓燃期不缓-越快越好关键是混合气形成速率4.补燃期最高温度（D点）至燃油基本燃烧完（E点）的时段。放热量达到总放热量的95%~99%时认为补燃结束。问题：补燃期过长→热量利用效率低，排温高，散热损失大，经济性差→缩短补燃期7.1.2柴油机燃烧放热规律1.燃烧放热规律的定义瞬时放热速率是指在燃烧过程中的某一时刻，单位时间内(或l°曲轴转角内)燃烧的燃油所放出的热量；累积放热百分比，是指从燃烧过程开始至某一时刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。

4、瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关系，称为燃烧放热规律图7.3燃烧放热规律2.柴油机合理的燃烧放热规律1)放热规律三要素一般将燃烧放热始点(相位)、放热持续期和放热率曲线的形状称为放热规律三要素2)理想的燃烧放热规律及其控制放热始点的位置要能保证最大燃烧压力出现在上止点后12°～15°。柴油机通过喷油提前角的变化以及着火落后期长短来加以调控。柴油机的喷油提前的调节规律是：要求转速及负荷都提前放热持续期首先取决于喷油持续角的大小影响放热规律曲线形状的因素比较复杂7.2柴油机混合气的形成原理7.2.1燃油的喷射与雾化-位置式泵-管-喷嘴型特点一供油过程供油系统的主要作用是定时定

5、量并按一定规律向各缸供给高压燃油。传统的有直列柱塞式喷油泵供油系统和分配式喷油供油系统，都属于泵-管-嘴系统。曲轴带动凸轮运动-挺柱体往复运动-压力变化-弹簧作用和压差-喷油。具体请参看柴油机燃油供给系统。二喷射与雾化过程喷油特性和喷雾特性→燃油喷射效果喷油特性是高压油路中的行为，包括喷油开始时刻、喷油持续期、喷油速率变化及喷油压力；喷雾特性是燃油喷入燃烧室后的行为，包括贯穿距离、喷雾锥角和喷雾粒径、油束中燃油密度速度和粒度的分布规律。供油规律影响喷油规律，但不同缺点：喷油规律不可控1.喷油过程泵端压力喷嘴端压力针阀升程喷油过程划分为等三个阶段：喷射延迟期：供油开始~喷油开始高压油管内

6、以1400m/s声速传播建立喷油器端油压缺点：供油与喷油不同步主喷射期：喷油开始~喷嘴端压力开始急剧下降。2段喷油结束阶段：从喷油器端压力开始急剧降低至喷油器针阀落座停止喷油。3段。此时喷射压力降低雾化特性变差。存在的问题：供油规律与喷油规律不同；出现不正常喷射现象：2.供油规律与喷油规律单位凸轮轴转角(或单位时间)由喷油泵供入高压油路中的燃油量称供油速率；单位凸轮轴转角(或单位时间)由喷油器喷入燃烧室内的燃油量称为喷油速率两者的差别主要原因：(1)燃油的可压缩性(2)压力波传播滞后(3)压力波动(4)高压容积变化3.异常喷射与穴蚀a)正常喷射b)二次喷射c)断续喷射d)隔次喷射异常

7、喷射现象：二次喷射；喷油压力波动滴油现象；高压密封断续喷射；针阀周期跳动隔次喷射；2循环喷1次穴蚀-压力波动，冲击波长时间作用于金属表面产生小坑并不断发展成穴蚀。4.喷油器孔式喷油器-用于直喷式燃烧室。燃烧室形状和空气运动→喷孔数目、孔径和喷射角度等。精度高加工困难。轴针式喷油器-分割式燃烧室。分为标准轴针和节流轴针核心部分液滴密集，速度高油束外侧液滴稀少，速度低几何形状：贯穿距离L；贯穿率和喷雾锥角或B贯穿率：油束射程与喷孔出口沿喷孔轴线到达