最新柴油机的燃烧过程.ppt课件.ppt

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1、柴油机的燃烧过程.第六章柴油机的燃烧过程要求：1、熟悉柴油机的燃烧过程及存在的问题；2、懂得放热规律的意义及基本要求；3、懂得柴油机混合气的形成特点及影响因素；4、掌握各种运转因素对燃烧过程的影响。一、燃烧过程1、燃烧方式--油滴扩散燃烧柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助喷油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以便与空气形成可燃混合气。油滴的着火要满足两个条件：（1）混合气的温度要高于着火临界温度。（2）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在着火界限之内。着火时机、地点不固定，着火点位于喷注外围与核心之间。Ⅰ、滞燃期（1-2）在压缩终点,Tc=450-800℃,大于柴油的自燃温度（3

2、30-350℃）,但不会立即着火,进行着火前的准备。物理准备：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。化学准备：裂化，着火前的氧化反应。一般着火延迟时间τi≈0.0007-0.003s从喷油开始到缸内压力线与压缩线偏离的始点阶段，称为滞燃期或着火延迟期。(图6-2)喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响τi的主要因素。Ⅱ、速燃期（2-3）（图6-2）着火后，在滞燃期内形成的混合气此时同时燃烧，活塞在上止点附近，接近于等容燃烧，平均压力升高率ΔP/ΔΦ=(P3-P2)/(Φ3-Φ2)升高很快，放热率dθ/dΦ大。柴油机ΔP/ΔΦ一般0.4~0.6MPa/℃A同时，喷油持续进行，形成燃烧与喷油的重叠，喷油常在

3、速燃期结束。Ⅲ、缓燃期（3-4）（图6-2）速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧，放热量较大，占总放热量的70～80%。一般在上止点后20～35°CA，出现循环最高温度，达1600～2000℃。温度虽升高，但活塞已下行，压力近似不变，近于等压燃烧。Ⅳ、后燃期（4--）从温度最高到燃料燃烧结束。远离上止点放热，大量的热传给冷却系，使排气温度升高，零件热负荷增加，导致柴油机动力性、经济性下降，故应尽量减少后燃。二、燃烧过程中存在的问题1.混合气形成困难，燃烧不完全。混合极不均匀—混合气形成时间短，边喷油、边混合、边燃烧。改进措施：①促进混合气的形成。结构上，促进缸内的涡流运动。②供给较多的空气。α大于

4、1，一般取1.3。但是至少30%的空气未被利用，使气缸工作容积的利用程度降低，使升功率、平均有效压力降低，这与提高其动力性相矛盾。2.工作粗暴，燃烧噪音较大。速燃期内,急剧升高的压力直接使燃烧室壁面及活塞、曲轴等机件产生强烈的振动,并通过气缸壁传到外部,形成燃烧噪音。燃烧噪音与速燃期内的ΔP/ΔΦ有很大关系。为使工作柔和，要求ΔP/ΔΦ≤400kpa/°CA。ΔP/ΔΦ的大小主要与滞燃期中形成的可燃混合气的数量有关，缩短着火延迟时间τi，减少滞燃期内的喷油量，抑制此阶段混合气的形成,可减小燃烧噪音,但与提高动力性相矛盾。3.排气冒黑烟主要发生在大负荷工况时，如加速，爬坡时。燃油在高温缺氧下燃

5、烧时易形成碳烟。减少黑烟的主要措施:(1)增加过量空气系数α。但与提高柴油机的动力性相矛盾。（2）改善混合气的形成。与改善柴油机工作的柔和性相矛盾。4.排气冒蓝烟、白烟在冷起动及怠速、低负荷运转时，气缸内温度低，燃烧不良，不同直径的柴油微粒随废气排出，受光线的反射呈现不同的颜色，白烟是由0.6～1微米的颗粒构成，而蓝烟是由0.6微米以下的颗粒构成。暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为无色。图6-3柴油机与汽油机的放热规律定义：放热率dQ/dΦ(每度曲轴转角的放热量)随曲轴转角的变化关系。它决定压力升高率(噪音)的变化和热效率。三、燃烧过程的放热规律理想的放热规律应为：①曲线要先缓后急。②

6、放热开始时刻要适当提前,持续时间为40°CA。在燃烧期内，放热过程分三个阶段：预混合燃烧阶段—对应速燃期，放热率很高，历时3~7℃A。扩散燃烧阶段—对应缓燃期，放热率下降，为主放热阶段，历时40℃A。这两个阶段放热达80%。放热“尾巴”—对应后燃期，放热20%。放热规律三要素：燃烧始点、放热曲线形状、持续时间。燃烧始点—使最高压力发生在上止点后7~8℃A。曲线形状—开始放热适中,然后燃烧加快，尾巴尽量短。燃烧持续时间—最佳约为40℃A第二节柴油机混合气的形成柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：一是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适当的空气运动。混合气形成特点:1、缸内形成2、时间极短3

7、、过量空气系数较大4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度（汽油机是提高火焰传播速度）混合气形成方法:由不同喷雾及气流运动组成了各种混合气形成方式，其基本型式可分为：空间雾化混合，油膜蒸发混合。空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油滴与空气涡流混合。油膜蒸发混合：将燃油喷向燃烧室璧面以油膜蒸发油气与空气涡流混合。在车用柴油机中，两种方式均有，但多数以空间雾化混合为