发动机原理-第六章_柴油机混合气的形成与燃烧讲义.ppt

发动机原理;第六章 柴油机混合气形成与燃烧;第六章 柴油机混合气形成与燃烧;第一节 柴油机燃烧过程;单个油滴的着火区域;在稀火焰区形成着火核心；稀熄火区是未燃HC的主要来源。;二、燃烧过程;Ⅰ、滞燃期（1-2）;Ⅱ、速燃期（2-3）;Ⅱ、速燃期（2-3）;Ⅲ、缓燃期（3-4） 从缸内最大压力点到最高温度点所对应的曲轴转角，称为缓燃期。 缓燃期的作用：速燃期内未燃烧的燃油和后喷入的燃油，在具有大量废气的环境中缓慢的定压燃烧。 缓燃期的特点：一边燃烧，一边活塞下行，缸内压力几乎不变或稍有变化（接近等压过程），放热量达70%-80%。 燃烧室的最高温度可达1700～2000℃左右，最高温度点一般在上止点后20～35°CA左右。 缓燃期的燃烧特点：由于缸内废气量增加，导致氧气不足，燃烧条件不利，所以边混合边燃烧，存在局部高温缺氧，燃料裂解形成碳烟，使经济性变差??? 由于混合时间短，高温缺氧下易形成碳烟，要求φa1。;;瞬时放热速率：燃烧过程中的某一时刻，单位时间（曲轴转角）内（单位质量混合气）所放出的热量，单位是KJ/(kg·°CA)或KJ/(kg·s)。 它决定压力升高率(噪音)的变化和热效率。 累计放热率（累计放热百分比）：从燃烧过程开始至某一时刻为止，单位质量混合气所放出的热量与每循环单位质量混合气放热量的比值。 燃烧放热规律：瞬时放热速率和累计放热百分比随曲轴转角的变化关系。;三、燃烧过程的放热规律;燃烧放热规律三要素：燃烧放热始点、放热规律形状和燃烧持续期。 燃烧放热始点最佳的情况下，将使Pmax出现在上止点后10-15 °左右。 燃烧持续时间最佳为40 °左右。 曲线形状—开始放热适中，然后燃烧加快，尾巴尽量短。;四、燃烧过程中存在的问题;2、燃烧噪声（工作粗暴） 产生原因：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≤0.4MPa/°CA。 降低工作粗暴的根本措施：降低压力升高率。 降低工作粗暴的主要途径： 缩短着火延迟期 减少滞燃期内的喷油量，选择合适的喷油规律。 好的喷油规律要求：先缓、后急、速断。 减少着火延迟期内形成的可燃混合气量（油膜蒸发缓和）;3、排气冒黑烟 排气冒烟的原因：缓燃期内燃油被高温废气包围，存在局部过浓和高温缺氧，使燃料裂解、脱氢，最后聚合形成碳烟。 主要发生在大负荷工况时，如加速、爬坡或超载时。 减少冒烟的主要措施: (1)增加过量空气系数。但与提高柴油机的动力性相矛盾。 (2)合理组织的空气运动。与改善柴油机工作的柔和性相矛盾。 空气运动的作用： 促使油束分散增大混合范围 热混合作用;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。;五、控制噪声与振动的措施;第二节 燃油喷射和雾化;燃油的喷射过程;;;;供油规律和喷油规律 几何供油规律（供油规律） 单位时间（ 凸轮轴转角）内油泵的供油量随时间（或凸轮轴转角）的变化关系。 喷油规律（喷油速率） 单位时间（凸轮轴转角）内喷油器喷入燃烧室内的燃油量随时间（或凸轮轴轴转角）的变化关系。;造成供油规律和喷油规律区别的主要原因 燃油的可压缩性，使系统内产生压力波的传播；高压油管的弹性变形引起容积的变化。 压力波的往复反射和叠加的作用。 柴油机供油系统的不正常喷射现象 二次喷射现象 滴油现象 断续喷射 不规则喷射和隔次喷射 穴蚀 ;二次喷射 在喷射终了喷油器针阀落座后，在压力波动的影响下再次升起而喷油的现象。;滴油现象 在喷油器针阀密封正常的情况下，喷射终了时由于系统内压力下降过慢使针阀不能迅速落座，出现仍有燃油流出的现象。;解决措施 合理匹配供油规律、喷油规律及管路结构。;不规则喷射和隔次喷射 供油量过小时，循环喷油量不断变动，甚至出现有的循环不喷油的现象。主要发生在怠速和小负荷工况。;穴蚀 由于在高压容积内的压力波动，当高压油路中的压力极低（低于燃油的蒸气压）时，会产生油蒸气和空气的气泡，称为气穴。气泡在随后的高压下爆裂而产生冲击波，对金属表面形成冲击，这种现象多次出现会导致金属表面的疲劳破坏，称为穴蚀。 穴蚀会影响到喷油系统的工作可靠性和寿命。;1.燃油的雾化 燃油在喷油泵中被压缩后，经高压油管在高压（20-180MPa）、高速的作用下，以雾状形式从喷油器喷入燃烧室。 2、油束 燃油与燃烧室中高压空气的相对