发动机原理 柴油机混合气的形成与燃烧.ppt

第五章  柴油机混合气的形成和燃烧 四、不同燃烧室的比较与选用 四、不同燃烧室的比较与选用 对于同一类型的燃烧室，增压柴油机与非增压柴油机比较，一般过量空气系数较大，压缩比较低，最高爆发压力较大而燃烧噪声较小，有效燃油消耗率也会有不同程度的降低。 四、不同燃烧室的比较与选用 对于碳烟的排放量，开式燃烧室最低，半开式燃烧室次之，而分隔式燃烧室最高； 半开式燃烧室的HC的排放量最高，特别在较低负荷工况下，其中的液态成分部分使其微粒的排放量也较高； 直喷式燃烧室较分隔式燃烧室NOx的排放量明显要高，特别在较高负荷工况下。 在有害排放和噪声的控制方面，分隔式燃烧室主要应控制碳烟的排放量，特别在较低负荷工况下；而直喷式燃烧室主要应解决好控制碳烟和NOx之间的矛盾，降低燃烧噪声和控制部分负荷工况下HC的排放量。 四、不同燃烧室的比较与选用 重型汽车、大型工程机械用柴油机几乎毫无例外地采用直喷式燃烧室（开式燃烧室和半开式燃烧室），其中的半开式燃烧室也有向开式燃烧室的特点靠拢的趋势。 轿车柴油机中仍是涡流室燃烧室占有绝对优势，但半开式燃烧室和预燃室燃烧室也有应用。其中，尽管半开式燃烧室经济性相对较好，但噪声振动较大且升功率较低，故目前主要用于较低档的轿车。 四、不同燃烧室的比较与选用 中、轻型车的应用领域中，目前主要是涡流室燃烧室与半开式燃烧室两者的竞争。对于开式燃烧室，由于其小缸径和高转速的限制而难以采用；对于预燃室燃烧室，由于其经济性比涡流室燃烧室还要略差，故也极少采用。在缸径相对较大的中型车用柴油机中，半开式燃烧室占有一定优势并可能会继续发展这一优势。 小型拖拉机、农用运输车中也主要采用涡流室燃烧室，这里主要考虑的因素是其对制造和使用的要求相对较低。 此外，分隔式燃烧室（特别是预燃室燃烧室）还常用于一些要求噪声特别低的特殊场合，例如在矿井内或潜艇中使用。 第四节 燃烧过程的影响因素 一、燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合 柴油机燃烧过程的要求是多方面的，而且往往相互之间是矛盾的。 ? 燃油完全燃烧与升功率降低的矛盾 ? 提高燃烧效率与工作平稳性的矛盾 ? 柴油机有害排放组分平衡控制 在燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合，一般应兼顾各方面的要求。 燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合，目前仍以大量试验、反复改进为主要手段。 二、影响燃烧过程的运转因素 负荷 ? 负荷增大，循环供油量增大，过量空气系数减小。 ? 负荷增大，着火延迟期缩短，降低柴油机的工作粗暴性。 随着负荷变化－ 供油终了时刻变化、供油开始时刻变化、开始终了都变化 转速 ? 转速升高时，着火延迟期缩短。 ? 转速过低或过高时，都会使燃烧效率降低。 供油提前角 ? 每一种工况，均有一个最佳的供油提前角。 ? 为了降低NOx的排放量和燃烧噪声的需要，一般调节供油提前角略小于最佳的供油提前角。 ? 转速或负荷增加时，应加大供油提前角。 燃油 ? 使用十六烷值较高的燃油可降低工作振动和噪声，降低NOx的排放量。 ? 直喷式燃烧室比分隔式燃烧室对燃油的性质更为敏感。 ? 废气再循环降低了燃烧过程的温度，降低NOx的排放量。 ? 随着转速、负荷的增长，废气再循环量逐渐减少。 废气再循环（EGR） 产生差异的原因： 燃油的可压缩性 系统内产生压力波的传播 高压油管的弹性变形 不正常喷射现象 正常喷射过程 二次喷射 滴油现象 正常喷油 不齐喷油 间断喷油（隔次喷射） 波动喷油 低速不稳定喷油 为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管长度，减小高压容积，以降低压力波动，减小其影响，并合理选择喷射系统的参数。 喷射系统中的穴蚀破坏 穴蚀破坏出现在系统内与燃油接触的金属表面上。 产生的机理：在高压容积内产生压力波动时，在极低的压力区形成汽泡，随后压力迅速升高使汽泡爆裂而产生冲击波，这种冲击波多次作用于金属表面则引起穴蚀。 穴蚀破坏会影响到喷射系统的工作可靠性和使用寿命。 柴油机共轨喷油系统 柴油机共轨喷油系统 柴油机共轨喷油系统 柴油机共轨喷油系统 高压油泵 共轨管 二、燃油的雾化和油束特性 燃油的雾化：燃油喷入燃烧室内后被粉碎分散为细小液滴的过程。 雾化可以大大增加蒸发表面积，加速吸热和汽化过程。 可以从几何形状和雾化质量两个方面来描述油束特性。 不同的燃烧室对油束的几何形状和雾化质量的要求有所不同。 二、燃油的雾化和油束特性 几何形状主要包括油束射程（又称为贯穿距离）L和喷雾锥角β或油束的最大宽度B。 影响油束几何形状的主要因素有： ? 喷射压力 ? 喷油器喷孔的长径比 ? 空气与燃油密度比 二、燃油的雾化和油束特性 油