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汽车发动机原理第五章柴油机混合气形成与燃烧要点
第五章 柴油机混合气的形成和燃烧 主要内容 第一节 燃油的喷射与雾化 第二节 燃烧与放热 第三节 混合气形成与燃烧室 第四节 燃烧过程的优化 第一节 燃油的喷射与雾化 一、喷油系统 1、作用及要求 作用: 定时定量并按一定规律向柴油机各缸供给高压燃油。 要求: 1) 产生足够高的喷油压力; 2) 实现所要求的喷油规律; 3) 对于确定的运转状况,精确控制喷油 量; 4) 避免出现异常喷射现象。 3、喷油泵 分配式喷油泵与柱塞式喷油泵相比具有以下优点: 1、结构紧凑,零件少,体积小,重量轻,使用中故障少,容易维修 2、精密偶件加工精度高,供油均匀性好,无需进行各缸供油量和供油定时调整 3、分配泵的凸轮升程小,有利于提高柴油机转速 广泛用于轿车和轻型车用柴油机。 4、喷油器 二、喷射与雾化 1.喷射过程: 定义:喷油泵开始供油直至喷油器停止喷 油的过程,整个喷射过程在全负荷 下约占15°~40°曲轴转角。 2.供油规律与喷油规律: 供油速率:单位凸轮轴转角(或单位时间)由喷油泵供入高压油路中的燃油量; 喷油速率:单位凸轮轴转角(或单位时间)由喷油器喷入燃烧室内的燃油量; 供油规律:供油速率随凸轮轴转角(或时间)的变化关系。 喷油规律:喷油速率随凸轮轴转角(或时间)的变化关系。 两者的差别主要原因: 燃油的可压缩性 压力波传播滞后 压力波动 高压容积变化 3.喷雾特性与雾化质量: 燃油喷入燃烧室后被粉碎分散为细小微粒的过程,称为燃油的喷雾或雾化。 将燃油喷射雾化,可以大大增加其表面积,加速混合气形成。 当燃油高速从喷孔喷出(喷出速度为l00一400m/s) 便形成如园锥形状的喷注,也称油束。 第二节 燃烧与放热 燃烧过程的特点 1 高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。 2 压缩自燃。 柴油机的燃烧过程可分为四个阶段: 1 着火落后期(又称为滞燃期); 2 速燃期; 3 缓燃期; 4 补燃期 。 第三节 混合气形成与燃烧室 一、柴油机混合气形成的特点和方式: 1. 混合气形成特点 (1)混合气不均匀。 (2)过量空气系数较大。 (3)混合过程与着火过程和燃烧过程共存。 二、缸内气流运动 1. 涡流 ⑴ 进气涡流 在进气过程中形成的 绕气缸轴线旋转的有组织的 气流运动,称为进气涡流。 产生进气涡流运动的方法有: 导气屏、切向进气道、螺旋进气道、组合进气系统 2. 挤流 当活塞接近上止点时,气缸内的空气被挤入活塞顶部的燃烧室凹坑内,由此产生挤压涡流(挤流)。 当活塞下行时,凹坑内的燃烧气体又向外流到活塞顶部外围的环型空间,与空气进一步混合燃烧,这种流动也称为逆挤流。 三、柴油机燃烧室 1、直接喷射式燃烧室: 1) 浅盆形燃烧室 2) ω形燃烧室 3) 挤流口式燃烧室 4) 球形燃烧室 第四节 燃烧过程的优化 一、燃烧过程优化的基本原则 目标:燃烧更完善、更柔和、损失小、排出更清洁。 原则: 1. 油—气—燃烧室的最佳配合; 2. 控制着火落后期内的混合气生成量; 3. 合理组织燃烧室内的涡流和湍流运动 ; 4. 紧凑的燃烧室形状; 5. 加强燃烧期间和燃烧后期的扰流; 6. 优化运转参数。 优化供油提前角、空燃比(供油量)、压缩比、配气相位、进气涡流强度、增压比、废气再循环等等。 二、燃油喷射过程的优化 理想的燃烧: 在初期,应控 制燃烧速率, 尽可能降低预 混合燃烧阶段 的放热率峰值; 在中期,要保持快速和有效燃烧,以便提高动力性和经济性; 在后期,要尽可能缩短扩散燃烧。 ② 采用双弹簧喷油器; 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。 二、燃烧放热规律 (一) 燃
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