柴油机的燃烧过程.ppt

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第六章 柴油机的燃烧过程 柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同: 1、混合气形成的方法: 汽油机:缸外(化油器及进气管中),较均匀一致。 柴油机:缸内形成混合气,燃烧时混合气不均匀。 2、着火和燃烧的方式: 汽油机:点燃式,着火后靠火焰传播燃烧,着火时机、地点均能控制。 柴油机:压燃式,油滴扩散燃烧,着火时机、地点不能控制。 3、保证及时、完全燃烧的方法: 汽油机:提高火焰传播速度。 柴油机:保证及时形成较均匀的混合气。 第六章 柴油机的燃烧过程 要求: 1、熟悉柴油机的燃烧过程及存在的问题; 2、懂得放热规律的意义及基本要求; 3、懂得柴油机混合气的形成特点及影响因素; 4、掌握各种运转因素对燃烧过程的影响。 一、燃烧过程 1、燃烧方式--油滴扩散燃烧 柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助喷油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以便与空气形成可燃混合气。 油滴的着火要满足两个条件: (1)混合气的温度要高于着火临界温度。 (2)混合气的浓度要适当,即混合气的浓度要在着火界限之内。 着火时机、地点不固定,着火点位于喷注外围与核心之间。 Tc-热空气温度; Tw-油滴周围混合气温度; Cu-油滴周围混合气浓度; W-化学反应速度。 2、燃烧过程 Ⅰ、滞燃期(1-2) 在压缩终点,Tc=450-800℃,大于柴油的自燃温度(330-350℃),但不会立即着火,进行着火前的准备。 物理准备:雾化,加热,蒸发,扩散和混合。 化学准备:裂化,着火前的氧化反应。 一般着火延迟时间τi≈0.0007-0.003s 从喷油开始到缸内压力线与压缩线偏离的始点阶段,称为滞燃期或着火延迟期。(图6-2) 喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响τi的主要因素。 Ⅱ、速燃期(2-3) (图6-2) 着火后,在滞燃期内形成的混合气此时同时燃烧,活塞在上止点附近,接近于等容燃烧,平均压力升高率ΔP/ΔΦ=(P3-P2)/(Φ3-Φ2) 升高很快,放热率dθ/dΦ 大。 柴油机ΔP/ΔΦ一般0.4~0.6MPa/℃A 同时,喷油持续进行,形成燃烧与喷油的重叠,喷油常在速燃期结束。 Ⅲ、缓燃期(3-4) (图6-2) 速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧,放热量较大,占总放热量的70~80%。一般在上止点后20~35°CA,出现循环最高温度,达1600~2000℃。 温度虽升高,但活塞已下行,压力近似不变,近于等压燃烧。 Ⅳ、后燃期(4--) 从温度最高到燃料燃烧结束。 远离上止点放热,大量的热传给冷却系,使排气温度升高,零件热负荷增加,导致柴油机动力性、经济性下降,故应尽量减少后燃。 二、燃烧过程中存在的问题 1.混合气形成困难,燃烧不完全。 混合极不均匀—混合气形成时间短,边喷油、边混合、 边燃烧。 改进措施: ①促进混合气的形成。 结构上,促进缸内的涡流运动。 ②供给较多的空气。 α大于1,一般取1.3。但是至少30%的空气未被利用,使气缸工作容积的利用程度降低,使升功率、平均有效压力降低,这与提高其动力性相矛盾。 2.工作粗暴,燃烧噪音较大。 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≤400kpa/°CA。 ΔP/ΔΦ的大小主要与滞燃期中形成的可燃混合气的数量有关,缩短着火延迟时间τi,减少滞燃期内的喷油量,抑制此阶段混合气的形成,可减小燃烧噪音,但与提高动力性相矛盾。 3.排气冒黑烟 主要发生在大负荷工况时,如加速,爬坡时。 燃油在高温缺氧下燃烧时易形成碳烟。 减少黑烟的主要措施: (1)增加过量空气系数α。但与提高柴油机的动力性相矛盾。 (2)改善混合气的形成。与改善柴油机工作的柔和性相矛盾。 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。 三、燃烧过程的放热规律 在燃烧期内,放热过程分三个阶段: 预混合燃烧阶段—对应速燃期,放热率很高,历时 3 ~ 7℃A。 扩散燃烧阶段—对应缓燃期,放热率下降,为主放 热阶段,历时40℃A。 这两个阶段放热达80%。

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