发动机原理 第4版 第六章 柴油机混合气形成和燃烧.pptx

第六章柴油机混合气形成和燃烧;6-1柴油机能量转换特点;6-2燃烧过程;?喷油规律的控制，是组织燃烧过程的关键;?混合气形成的关键：喷雾特性+组织气流;4、后燃期：Tmax点~基本燃烧完毕点

一般，释放总放热量的95%~99%时，后燃期结束。

原因：燃烧时间短促，混合气不均匀，边喷边燃烧

?未及时形成的混合气在膨胀中燃烧?后燃；

高速大负荷时后燃严重。

特点：气缸V?,p??散热损失?，排温?，做功能力?热效率?

∴尽可能减小后燃期

;二、燃烧放热规律：

定义：燃烧过程中放热速率随曲轴转角变化规律。

?组织燃烧过程的关键?影响性能、排放。;累计放热率x：

从燃烧过程开始至任一时刻为止燃烧所放出的累积热量与每循环燃料燃烧总热量之比。

影响因素：燃烧室结构，及其内部气流状态；

喷射方式——高压喷射，先导喷射等;工质的做功能力：

燃烧期间工质质量m变化很小，故令工质内能变化：;控制燃烧过程（放热规律）的要素：

燃烧始点?喷射时刻；

放热规律曲线形状?喷射规律；

燃烧持续时间?扩散速率;三、柴油机的有害排放物

CO和HC的生成机理与汽油机相同，但?a1，?高，缝隙、激冷效应小，故其排放小。

?柴油机有害排放物：NOx,PM,且二者矛盾。

1)NOx的生成机理:

根据燃料及其混合气形成方式分为：

zeldovitchNO(或ThemalNO)和快速NO（PromptNO）

zeldovitchNO产生条件：高温、富氧、滞留时间?汽油机;快速NO生成及条件：浓混合气下?燃烧反应带内化学平衡浓度的O、OH等活性中心为主的中间生成物、燃料中的碳和氢生成的碳氢化合物CH，以及HCN、CN、NH等中间反应物参与反应的结果。量少

快速NO是在火焰带前急速生成，对温度依赖性小，与混合气浓度直接相关，快速NO的生成速度比热力NO快。

而zeldovitchNO是在火焰下游已燃的高温富氧区产生；

危害：快速NO促进热力NO的生成？

与HC一起产生光化学烟雾——植物枯死

破坏地球大气层（O3层）;2/26/2025;;碳烟生成条件：高温+缺氧；

缺氧：A/F=5.25~5.65的（?a=0.36~0.38）浓的狭窄范围；

?接近火焰时造成高温缺氧；

?部分氧化和热分解

?生成各种低级不饱和烃类

?脱氢、聚合成碳核(2nm);;;具体措施：避免高温缺氧

促进碳烟的氧化过程?组织燃烧室内气流运动，促进湍流混合?燃烧室结构设计；

促进喷雾的微粒化?高压喷射。;;五、柴油机的燃烧噪声——燃烧模式决定;燃烧噪声：与气缸压力升高率成正比，且直接与NOx排放有关。

柴油机燃烧噪声大?因自燃，气缸压力升高率?，?预混合燃烧的混合气量多，气缸内温度?，NOx排放量?。

柴油机的惰转噪声：怠速工况

机械噪声：运动副的相对摩擦撞击速度及强度?n

进气噪声：进气脉动及n、发火频率

排气噪声：排气脉动及n、发火频率;压燃式发动机起动过程取决于低温下混合气的形成和着火条件?压缩温度、雾化条件；

冷起动时温度和n最低：雾化不良，传热损失大，漏气?，?冷起动困难。;思考题：

1）柴油机的混合气形成和燃烧过程有何特点？

2）柴油机转速的提高受什么限制？为什么？

3）柴油机燃烧过程划分为哪几段？各阶段的主要影响因素是什么？

4）放热规律和累计放热率如何定义？分别表征什么？

5）燃烧过程中工质的做功能力（dp/d?）取决于什么？

6）柴油机燃烧过程控制三要素是什么？

7）柴油机的有害排放物都有哪些？柴油机NO生成条件与汽油机有何区别？

8）试述柴油机碳烟产生的机理及条件;6-3燃油喷射和雾化：?促进混合的关键;柴油机喷射系统的发展：

机械式?位置式电控?时间控制式高压电控

机械式：直列泵、

V形分配泵

位置式电控：TICS、VE;1．喷射压力高压化，且可任意调控?保证燃料快速、良好雾化。

2．喷油器响应特性足够快?喷油规律自由控制?达到最佳喷油时刻和理想喷油规律。

3．喷雾特性与燃烧室内气流特性的优化匹配。;喷雾(油束)特性取决于喷油器的结构、喷射压力和背压，是影响混合气形成的主要因素

油束特性：用几何形状和雾化质量评价;油束射程短?贯穿距离L?，喷注穿透不足；

空间雾