柴油发动机的燃烧.doc

项目四 柴油机混合气形成与燃烧? 学习目标： 掌握柴油机两种混合气的形成方式及特点，掌握直接喷射式和分隔式两大类柴油机燃烧室的结构及性能特点；了解柴油机供油系统的组成和喷射过程，掌握柴油机的燃烧过程及影响因素，掌握电控柴油喷身系统的组成、分类、电子控制功能，并在学习过程中随时注意对柴油机和汽油机进行比较。任务一?柴油机混合气形成 与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。?? ? ?? 柴油机燃烧过程非常复杂，为了便于分析和揭示燃烧过程的规律，通常将这一连续的燃烧过程分为四个阶段，即着火延迟期（又称为滞燃期）、速燃期、缓燃期和补燃期，如图所示。?? ? （一）着火延迟期 ??????着火延迟期内，燃烧室内的混合气进行着物理和化学准备过程。??????物理准备过程：燃油的粉碎分散、蒸发汽化和混合。??? ???化学准备过程：混合气的先期化学反应直至开始自燃。??????特点：压力没有偏离压缩线。  影响着火延迟期长短的主要因素是： ????????柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟期较短。????????燃烧室的形状和壁温等。????????喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。 （二）速燃期????????速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力.????????特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上） ? 一般用压力升高率λp〔kPa／(o)曲轴〕表示压力急剧上升的程度。 ? 式中：△p——速燃期始点和终点的气体压力差（kPa）;????????????? ? 特点： ?????压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿命；??????????????压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好。??????????????压力升高率应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率一般应不大于0.4~0.5 MPa／(o)曲轴。与汽油机相比，柴油机的压力升高率较大。 ????控制压力升高率的措施： 减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量 ????①缩短着火延迟期的时间????????②减少着火延迟期内喷入????????③减少可能形成可燃混合气的燃油?? （三）缓燃期 特点：???????（1）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。???????（2）压力开始下降（气缸容积不断增大），温度达到最高。最高温度可达2000K左右，一般在上止点后20o~35o曲轴转角处出现。 （四） 补燃期 ????补燃期内燃油的燃烧可称为后燃，由于燃烧时间短促，混合气又不太均匀，总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续燃烧。特别在高速、高负荷工况下，因过量空气系数小，混合气形成和燃烧的时间更短，这种后燃现象就更为严重。 ????在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关零件的热负荷。因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。 任务三 柴油机混合气的形成 ?一、柴油机混合气的形成的特点 ????柴油机所用的燃料（柴油）粘度较大，不宜挥发，必须借助喷油设备（喷油泵和喷油器等）将柴油在接近压缩行程终了的时刻，通过高压以细小的油滴形式（油滴直径在之间）喷入气缸，与高温高压的热空气混合，经过一系列物理化学准备，然后着火燃烧。故柴油机是采用内部混合的方式形成可燃混合气。 ????柴油机可燃混合气的形成时间极为短促，这就给柴油机中柴油与空气的良好混合和完全燃烧带来很大困难。而且喷油与燃烧重叠，出现边燃烧，边喷油，边混合的情况。因此混合气形成过程很复杂。 ????柴油机由于难以实现喷入气缸的柴油与空气的完全均匀混合，因此要求空气对燃料的比例一般比汽油机大。过量空气系数通常在标准工况下都大于1，一般在1.15~2.20范围内。 二、柴油机可燃混合气的形成方式 ???1．空间雾化混合 ????将燃油喷向燃烧室空间，形成雾状，雾状油滴从高温空气中吸热蒸发并扩散，与空气形成混合气。为了使混合均匀，要求喷出的燃油与燃烧室形状配合，并利用燃烧室中空气的运动与其混合，如图（a）所示。 2．油膜蒸发混合 ????将大部分燃油喷到燃烧室壁面上，形成一层油膜，油膜受热汽化蒸发，在燃烧室中强烈的涡流作用下，燃油蒸气与空气形成均匀的可燃混合气，如图所示。这一混合方式中起主要作用的因素是燃烧室壁面温度、空气相对运动速度和油膜厚度。