热工基础与发动机原理 作者 刘永峰 第6章.ppt

* * * * * * * * * * * 热工基础与发动机原理 北京建筑工程学院 第6章 柴油机混合气形成及燃烧过程 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： * 学习目标： 掌握柴油机油束特性以及混合方式。 重点掌握燃烧室结构特点以及喷射系统的特征及性能。 熟悉形成燃烧过程的机理、阶段和参数特征。 了解燃烧过程及其影响因素。 * 重点： 掌握燃烧室结构特点、喷射系统的特征及性能。 难点： 形成燃烧过程的机理、阶段和参数特征。 6.1 柴油机混合气  1.缸内空气运动形式 压缩涡流 * 挤流 * 热力混合 2.缸内空气运动作用 促进油束份分散 * 燃料油束形成 燃料油束雾化 a）压差很小 b）压差增大初期 c）压差增大中期 d）压差增大后期 * 油束具有很大扰动，在前进阻力和自身扰动的作用下，前进中的油束不断被热空气撕裂、击碎和雾化，分散成较大的油粒。 在韦伯效应下不断细化成更小的油粒，直径为5-100um的油粒群，由于油粒与空气接触的表面积增大，能迅速形成吸热和汽化，完成雾化过程 * 尺寸的分布特性 在给定喷射条件下，从喷雾油束取样来确定油束中各种直径大小的液滴量，并列出图表或曲线以表示油束的雾化程度。用油滴各种尺寸出现的频率图来表示雾化程度，雾化特性曲线与横坐标包围的面积愈窄，愈靠近纵坐标，表示雾化质量愈高。 * (1) 油束因素 (2)混合气形成方式 a） 多孔式喷嘴 b） 轴针式 a） 空间雾化混合 b） 油膜蒸发混合 * 机械柴油机燃烧室 浅盆形燃烧室 燃烧室是是燃料与空气混合的场所燃烧室形状的不同，各种燃烧系统在混合气形成和燃烧的组织方面都有较大的差别， 深坑形燃烧室 非直接喷射燃烧室 直接喷射燃烧室 * 电控柴油机燃烧室 缩口浅坑燃烧室 原始直口燃烧室 缩口深坑燃烧室 典型喷射燃烧室 * 柴油着火 单个油滴着火 柴油自燃需要一定的条件，着火点应具备两个条件：1) 一定的着火温度，2) 一定范围的混合气浓度。 油束着火 6.2 柴油机燃烧过程  * 燃烧过程 柴油机的燃烧过程是由于一个个油滴相继着火，多个油滴逐步着火后形成燃烧的过程，图列出柴油机的燃油燃烧变化历程。 燃烧过程进展 柴油机燃烧过程 典型喷射燃烧室 * 两种燃烧 柴油机燃烧包含了预混合燃烧和扩散燃烧两种方式。 喷注火源形成部位 火焰类型随气流速度增大的变化 预混合燃烧是指燃料着火燃烧前，燃料和氧已预先混合成均匀的可燃混合气，在燃烧室内局部地方点燃后形成火核，在混合气中以火焰传播形式完成的燃烧过程 扩散燃烧是指燃料和氧化剂未预先混合，边混合边燃烧的发散式燃烧过程。 * 影响燃烧因素? 燃料的十六烷值高，表明其着火性能好，可以缩短着火延迟期，使发动机工作柔和、平稳，不同十六烷值对燃烧过程的影响如图所示。 压缩比较大时，压缩终点的温度和压力都比较高，使着火延迟期 缩短，减少工作粗暴程度。压缩比对着火延迟期 的影响如图所示。 * 影响燃烧因素? 喷油规律是通过着火延迟期喷入气缸的油量和喷油延续时间来影响燃烧过程，如图所示。 喷油提前角是指压缩过程中开始喷油时刻到活塞运行至上止点时刻所对应的曲轴转角，喷油提前角?θfi?对燃烧过程的影响如图所示。 ? * 影响燃烧因素? 随着转速的上升，喷油压力上升，使雾化质量提高，缸内空气涡流变强，压缩行程终点的压力和温度上升，燃烧室壁面温度也有所提高。这些因素都使以时间计的着火延迟期 缩短，但是对直接喷射式燃烧室因为 缩短的程度比转速增加的程度小如图所示。 * 1.喷射压力 直喷式燃烧系统就是沿着提高喷射压力、喷油率，缩短喷油持续期或尽可能增大缸内气流的湍流能量这两条途径进一步改进和发展的。 6.3 柴油机燃烧过程改进技术  * 高喷射压力的效果? 能使油束具有较高的喷射能量，促进燃油雾化，油滴直径随喷油压力变化如图所示。 较高的喷射速率要求燃烧室具有大口径以适应喷雾贯穿长度，才能减少碰壁，来加强与氧气的混合，实现减少烟度，满足未来排放标准要求更低的烟度，高喷油压力对降低柴油机烟度效果明显。 * 2.燃烧室形式的选择与匹配 挤流口燃烧室比直壁式燃烧室能更好地利用空气。直壁和挤流口两种燃烧室内的切向速度的等值线 挤流口燃烧室的底部涡流速度要比直壁式高50％。总的涡流水平要比直壁