第五章 柴油机的燃烧分析ppt课件.ppt

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1、一着火现象(ignition)燃料喷入燃烧室后，分散成许多细小油摘，这些细小油滴经过加热、蒸发（vaporization）、扩散（diffusion）与空气的混合等物理准备及分解、氧化等化学准备阶段后，一处或几处同时着火，即自行着火燃烧。第五章柴油机的燃烧分析§5-1柴油机的着火与燃烧过程着火需要具备两个条件：1)浓度条件：在形成的可燃混合气中，燃料蒸气与空气的比例要在一定的范围内，这个范围称作着火范围(或着火界限)。着火界限不是一成不变的，随着温度的升高，分子运动速度增加，反应速度加快，将使着火界限扩大。2)温度条件：可燃混合气必须加热到某一临界温度，低于这一温度，燃料就不能着火，我们把燃料

2、不用外部点燃而能自己着火的最低温度称为着火温度或自燃温度。它与介质压力、加热条件及测试方法等因素有关。二燃烧阶段的划分柴油机的燃烧过程，可以从不同的角度用各种方法进行研究，如高速摄影、光谱分析、采样分析等，但最简便、应用最多的方法是从展开的示功固上分析燃烧过程。燃烧过程的四个阶段：第1阶段：着火延迟阶段(AB段)(ignitiondelay)。从喷油开始(A点)到压力开始急剧升高时(B点)为止，这一段时间又称为滞燃期。第2阶段：压力急剧上升的BC段，称为急燃期(rapidpressurerise)。滞燃期内喷入气缸的燃料几乎一起燃烧，而且是在活塞靠近上止点、气缸容积较小的情况下燃烧，因此气缸中

3、压力升高特别快。平均压力升高比不宜超过0.4MPa/º(CA)第3阶段：从压力急剧升高的终点(C点)到压力开始急剧下降的D点为止，称为缓燃期(controlledpressurerise)。加强缓燃期内空气运动，加速混合气形成，对保证在上止点附近迅速而完全燃烧有重要作用。第4阶段：从缓燃期的终点(D点)到燃料基本上完全燃烧时(E点)为止，称为后燃期(burningontheexpansionstroke)。后燃期所放出的热量不能有效利用，并增加了散往冷却水的热损失，使柴油机经济性下降；增加活塞组的热负荷以及使排气温度增高，所以应尽量减少过后燃烧。内燃机工作过程系统布置图三滞燃期滞燃期越长，则在

4、滞燃期内喷入燃烧室的燃料就越多，在着火前形成的可燃混合气就越多。这些燃料在第2阶段中几乎一起燃烧，使压力升高比和最高燃烧压力较高，运动零件受到强烈的冲击负荷，发动机运转粗暴，影响发动机的使用寿命。影响滞燃期因素：压缩温度和压力是影响滞燃期的主要因素。喷油提前角、转速以及燃料性质等对滞燃期也有较大影响。1）随着压缩温度和压力提高，滞燃期减小。影响滞燃期的因素：2）喷油定时对滞燃期的影响通过压缩温度和压力而起作用。存在一个使滞燃期最短的喷油提前角。为了保证有较好的功率和经济指标，希望在上止点前5-10°(CA)开始着火燃烧，保证燃烧在上止点附近完成。影响滞燃期的因素：3）随着增压压力提高，滞燃期显

5、著缩短。增压空气温度升高，滞燃期缩短。影响滞燃期因素：4）转速对滞燃期的影响　随着转速增加，以秒计的滞燃期缩短，以曲轴计滞燃期Ψi则可能增加或减小。四、燃烧放热规律(Heatreleaserate)燃烧规律(放热规律)加热规律传热规律由实测的示功图进行数值计算可得到燃烧放热规律：1）瞬时放热速率——在燃烧过程的某一时刻，单位时间内燃烧的燃油放出的热量2）累积放热百分比——从燃烧过程开始至某一时刻止，已燃燃油与循环供油量的比值。图直喷式柴油机的放热规律图自然吸气式车用柴油机的放热规律以及累计放热率的变化曲线a）变负荷时的放热规律b）变转速时的放热规律c）变负荷时的累计放热率d）变转速时的累计放热

6、率图增压轿车柴油机的放热规律图增压中速柴油机的放热规律与累计放热率的变化曲线喷射率燃烧率喷射曲轴角度着火图根据喷油规律估算放热规律的林氏三角形堆砌法曲轴角度曲轴角度曲轴角度放热率/(J/°CA)图按喷油规律预测的放热规律与实际放热规律的比较当发动机结构参数确定后，气缸压力变化特性主要由燃烧规律(或加热规律)所决定(公式5-21)，从而燃烧放热规律强烈影响平均有效压力、燃油消耗、最高燃烧压力、燃烧噪声等性能指标。开始放热的时刻、放热规律和放热持续时间是燃烧过程的三个主要要素，它们对性能的影响主要表现在循环热效率和最高燃烧压力两个方面。比较合适的放热规律是希望燃烧先缓后急，即开始放热要适中，压力升

7、高比不超过0.4~0.6MPa／[(CA)]，以满足运转柔和的要求；随后燃烧要加快，使燃料尽量接近上止点附近燃烧，一般燃烧持续时间不应超过上止点后40º(CA)，以满足经济运转的要求。五、燃烧噪声(combustionnoise)燃烧噪声与压力升高比有密切的关系，如果压力升高比过大，则产生强烈的震音，我们称这种现象为柴油机的工作粗暴(或敲缸knock)。降低燃烧噪声的主要途径有：1．缩短滞燃期（