1、第六章柴油機混合氣體的形成和燃燒，牙齒章節(jié)應了解柴油機有害排放物的產(chǎn)生機制和噪聲、柴油機燃燒室的分類、特性及其對燃燒的影響。理解：影響燃燒的因素和措施。掌握：柴油引擎混合物的形成，柴油引擎燃燒過程，柴油機的噴射和霧化。柴油機的燃燒過程不同于汽油機的燃燒過程。1、混合氣體形成方法：汽油機：缸外(汽化器及進氣機構(gòu)內(nèi))比較均勻。柴油引擎：缸內(nèi)形成了混合氣體，燃燒時混合氣體不均勻。2.火災和燃燒的方式：汽油發(fā)動機：點火，著火后用火焰?zhèn)鞑ト紵?，可以控制火災時間和地點。柴油引擎：軋制，油滴擴散燃燒，著火時間，地點無法控制。3.確保及時完全燃燒的方法：汽油發(fā)動機：提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?。柴油引擎：確保及時形成更均

2、勻的混合物。第一節(jié)混合氣體形成和燃燒過程，柴油機在壓縮過程中活塞接近常點時，利用燃油噴射設備，在高壓下以霧的形式向燃燒室噴射燃料，形成空氣和可燃混合物。油滴的火必須滿足兩個茄子條件。(1)混合物的溫度高于火災臨界溫度。(2)混合物的濃度要適中。也就是說，混合物的濃度必須在火的邊界內(nèi)?；馂臅r期，地點不固定，點火點在噴霧周圍和核心之間。一，燃燒方法-油滴擴散燃燒，圖6-1單油滴著火區(qū)域，直徑：5150um(中大)Tc-熱空氣溫度；Tw-油滴周圍混合物的溫度；Cu-油滴周圍混合物的濃度；W-化學反應速率。在稀焰區(qū)形成火核心；稀煙火地區(qū)是未燃HC的主要來源，后噴射現(xiàn)象。霧化和穿透度小，形成CO、碳粒子

3、、未燃燒HC等，2，燃燒過程，-延遲器-速燃器-燃燃燒室-后燃器h-針閥升程Q-循環(huán)熱dQ/d-發(fā)射，延期時間(1-2)物理準備：霧、加熱、蒸發(fā)、擴散和混合?；瘜W準備：裂紋，火災前氧化反應。一般火災延遲時間i0.0007-0.003s是從燃油噴射開始到氣缸內(nèi)壓力線偏離壓縮線的起點階段，這稱為延遲或火災延遲時間。圖6-2)噴射時缸內(nèi)的溫度壓力和燃料性質(zhì)是影響I的主要因素。快速燃燒器(2-3)(圖6-2)，著火后，在燃燒期間內(nèi)形成的混合氣體同時燃燒，活塞接近常停點附近的等速燃燒，平均壓力上升率P/=(P3-P2)/(;圖6-P2)；與柴油引擎P/普通0.40.6MPa/A同時噴射繼續(xù)形成燃燒和噴射

4、的重疊，噴射總是在速燃器上結(jié)束。燃油經(jīng)濟性(3-4)(圖6-2)在燃燒期間噴射的燃料在牙齒階段燃燒，釋放出大量熱量，占總熱值的7080%。一般商店后2035CA出現(xiàn)循環(huán)最大溫度為16002000。大部分燃料在牙齒階段燃燒。燃燒產(chǎn)物增加，氧氣和燃料濃度下降，燃燒速度慢。溫度上升，但活塞已經(jīng)下降，壓力幾乎沒有變化，接近等壓燃燒。由于混合時間短，高溫氧不足，容易形成碳煙，要求1。后燃燒室(4 -)從溫度最高到燃料燃燒結(jié)束。遠離常點釋放熱量，大量的熱量傳遞到冷卻系統(tǒng)，排氣溫度升高，部件熱負荷增加，柴油機的動力性和經(jīng)濟性降低，應盡量減少后燃。(David aser，Northern Exposure，美

5、國電視電視劇，英語)，3，燃燒過程中存在的問題，1?；旌蠚怏w形成困難，燃燒不完全?；旌蠘O非均勻混合氣體形成時間短，角噴，角混合，角燃燒。改善措施：促進混合物的形成。結(jié)構(gòu)上促進罐子里的旋渦運動。供應較多的空氣。大于1通常取1.3。但是，由于至少30%的空氣沒有被利用，汽缸工作容積利用程度降低，上升動力、平均有效壓力降低，這與提高動力性相矛盾。2 .工作粗糙，燃燒噪音大。在快速燃燒期間急劇上升的壓力直接震動燃燒室壁和活塞、曲軸等部件，通過氣缸壁向外傳遞，形成燃燒噪音。燃燒噪音與快速燃燒期間的P/有很大關(guān)系。需要P/400kpa/CA來平滑操作。P/的大小主要與風箏期間形成的可燃混合物數(shù)有關(guān)，減少了

6、火災延遲時間I，減少了風箏期間內(nèi)的噴射量，抑制了牙齒階段混合氣體的形成，減少了燃燒噪音，但與提高動力性相矛盾。3 .排氣中黑煙主要發(fā)生在大負荷工程中，例如在加速或爬坡時。燃料在高溫缺氧狀態(tài)下燃燒時容易形成碳煙。減少黑煙的主要措施： (1)增加了過多的空氣系數(shù)。但是，這與提高柴油機的動力性相矛盾。(2)改善混合物的形成。與改善柴油引擎工作的柔軟度相矛盾。4 .排氣煙，白煙冷起動及怠速，低負荷運行時缸內(nèi)溫度低，燃燒不良，直徑不同的柴油與廢氣一起微粒排放，光的反射顏色不同。白云由0.61微米粒子組成，南緣由0.6微米以下的粒子組成。加熱器的時候，通常先發(fā)出白色的煙，然后噴出藍色的煙，然后變成無色。圖

7、6-3柴油機和汽油機的發(fā)熱規(guī)律，定義：熱值dQ/d(每個曲軸角的熱值)隨曲軸角變化的關(guān)系。決定壓力上升率(噪音)的變化和熱效率。第四，燃燒過程的放熱規(guī)律，理想放熱規(guī)律是曲線先慢后急。開始發(fā)熱的時間必須適當提前，持續(xù)時間為40CA。在燃燒期間，發(fā)熱過程分為三個階段。字典混合燃燒階段對應于速燃器，發(fā)熱量高，需要3 7A。擴散燃燒階段相當于燃油經(jīng)濟性，發(fā)熱量下降，主要發(fā)熱量階段，需要40A。牙齒的兩個階段釋放高達80%的熱量。發(fā)熱“尾”對應于滯后期，釋放20%的熱量。放熱定律的三個茄子因素：燃燒起點、放熱曲線形狀、持續(xù)時間。燃燒起點確保最大壓力發(fā)生在停止點后78 A。曲線形狀開始釋放適當?shù)臒崃?，然?/p>

8、燃燒快，尾部盡可能短。燃燒期間的最佳時間約為40 A，第二節(jié)柴油引擎混合物的形成，柴油引擎混合物的形成取決于三種茄子相互作用。一是燃燒室的結(jié)構(gòu)，二是燃料的噴霧，三是缸內(nèi)適當?shù)目諝膺\動。攪拌機形成特征： 1，缸內(nèi)形成2，時間很短3，過量空氣系數(shù)4，燃燒室、噴霧、空氣旋渦運動3方面燃燒完整，及時形成混合氣體的速度(汽油發(fā)動機提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，攪拌機形成方法3360通過多種噴霧及棋類運動構(gòu)成多種攪拌機形成方式。空間霧混合：燃料噴射到燃燒室空間，混合霧狀油滴和空氣漩渦。油膜蒸發(fā)混合：燃料噴射到燃燒室壁面，蒸發(fā)到油膜中，混合氣體和空氣漩渦。汽車柴油機有兩種茄子方法，但大部分以空間霧混合為主。球形燃燒室

9、柴油機以油膜蒸發(fā)混合方式為主。1 .燃料霧化燃料通過噴出孔噴出時從汽缸碎成微粒的過程。燃料噴射橫截面上的燃料分布，燃料噴射橫截面上的油粒子速度，L:射程3360傾斜角，圖6-5噴射形狀，1，燃料噴霧，2噴射特征：噴射注入路徑L:噴射穿透深度。噴霧錐角：表示噴霧緊貼的程度。精細度和均勻性：指示霧的程度。微度-油注入的平均直徑均勻性-油注入的最大直徑和最小直徑之間的差異，3影響噴霧質(zhì)量的主要因素：噴霧結(jié)構(gòu)、噴霧壓力、缸內(nèi)空氣的壓力、柴油的粘度等第二，空氣運動對混合氣體形成的影響，缸內(nèi)空氣的旋渦運動加快霧的油滴和周圍空氣的混合，促進燃燒過程的進行。但是如果漩渦太強，燃燒產(chǎn)物會與相鄰的噴霧重疊。渦流太

10、強會導致進氣阻力增大，填充量系數(shù)下降。3，典型燃燒室結(jié)構(gòu)分析，1燃燒室分為兩個茄子主要類別：直噴式和分離式。直接噴射燃燒室：燃料直接噴射到活塞頂和氣缸蓋形成的均勻空間。(氣缸直徑大于100mm，旋轉(zhuǎn)速度大于3000r/min的柴油機基本上是直接噴射的)凹深度分：開燃燒室淺坑型(例如淺盆型或淺燃燒室半開式燃燒室深坑型)，如形狀和球形燃燒室分離式燃燒室：主燃燒室和副燃燒室兩部分。例如：渦流室式燃燒室和預燃室式燃燒室(高速消毒柜柴油機大量使用分離式燃燒室)，兩對柴油機燃燒室要求：小但必須完全燃燒。適當?shù)腜/和Pz值；柔軟，穩(wěn)定，可靠。排氣質(zhì)量好。適應可變工作條件。負載和轉(zhuǎn)速變化時，柴油引擎性能必須穩(wěn)

11、定。冷起動好；制造和修理方便。3，直射燃燒室的空氣和電流運動，空氣和電流運動是加速混合氣體形成的有效手段。也是保證完美燃燒的重要條件。在直射燃燒室中生成旋渦運動的方法包括：1)入口渦流由切線入口和螺旋入口形成。切向入口：空氣總線與氣缸相切，在空氣門前強烈收縮，氣流更快進入氣缸后，被約束到氣缸壁上，形成渦流。螺旋進氣口：氣門座上的空氣通道圍繞氣缸中心螺旋。氣流形成繞閥中心旋轉(zhuǎn)的運動，進入氣缸后接近切向氣流，形成沿氣缸壁繞氣缸中心旋轉(zhuǎn)的運動。應用于高速柴油機。2)擠壓渦流-壓縮行程后期，活塞接近停止點時，活塞頂環(huán)空間的空氣被推進活塞頂部的燃燒室，空氣漩渦的運動。旋渦強度比進氣渦流小，只有輔助作用。

12、逆擠壓，4，直射式燃燒室，1)敞開式燃燒室淺坑型混合氣體形成方式以空間混合為主。形成質(zhì)量取決于燃料噴霧顯微圖和與燃燒室綁定的均勻分布實現(xiàn)。進氣無旋流特性：結(jié)構(gòu)簡單，F(xiàn)/V小，Q解，起動性好，經(jīng)濟，熱負荷低。但是大(1.72.2)，工作粗糙，對燃料的要求高。示例：淺燃燒室。大波爾柴油機大部分使用開放式燃燒室。淺燃燒室，2)半開式燃燒室深坑型混合機形成方式有空間混合和油膜蒸發(fā)混合。形成質(zhì)量依賴于多油注入高壓噴射。一般有較強的進氣渦流。類型燃燒室(典型)混合物形成：以空間霧化混合為主。一般使用多孔噴嘴，配置一定的進氣渦流和擠壓渦流，以加速混合物的形成。主要特征：臉小，q，經(jīng)濟性好。低溫機動性很好地利

13、用多孔蓮蓬頭，高壓噴射。P/和Pz大，工作粗糙。大，動力性差。形成有很多碳煙、氮氧化物、排放。常用于3000r/min以下的柴油引擎(車輛用柴油引擎)。型燃燒室，球形燃燒室混合物形成：油膜蒸發(fā)。一般采用單孔噴嘴，均裝有螺旋進氣口，產(chǎn)生強進氣渦流。主要特征：臉小，經(jīng)濟實惠。P/和Pz較小，操作平滑。燃料質(zhì)量和霧質(zhì)量要求低，可以燃燒多種燃料。冷起動困難。低速加速時有黑煙。不適于增壓，可變工作條件的適應性較差。球形燃燒室，5，分離式燃燒室，1)渦流室燃燒室混合機的形成：以空間霧混合為主。通常使用軸針式噴油器。主要特征：噴霧質(zhì)量要求不高(可以使用強壓縮渦流形成混合氣體，降低噴射壓力)P/小型，運行平穩(wěn)

14、，低噪音(燃燒室燃燒延遲時間短，主燃燒室燃燒活塞下降的狀態(tài))空氣利用率高，值小(1.2.13)高速性能好(渦流主要特征：噴霧質(zhì)量要求不高(字典燃燒室形成強湍流和二次噴射的燃燒渦流，形成混合氣體)。P/小，平滑的作業(yè)。空氣利用率高，值可能小?？勺児ぷ鳁l件適應性好，對轉(zhuǎn)速不敏感。NOx排放低起動性，臉大，經(jīng)濟差異低噪音(懶惰旋轉(zhuǎn)噪音)牙齒大。(預燃室氣體速度低，油塊穿透力大，噴射燃料進入主燃燒室，主燃燒室燃料拖欠時間增加。)，預燃室式燃燒室，各種燃燒室的比較，第三節(jié)燃油噴射；第2分鐘第3步：噴霧延遲階段、主要噴霧階段、滴漏階段。圖6-17燃油噴射過程，2，異常噴射，二次噴射針閥著陸后，大反射波(高

15、壓油管內(nèi))再次提起針閥并噴射的現(xiàn)象。危險：噴射時間，噴射量，后燃發(fā)動機過熱，排氣溫度，燃料消耗率，噴射壓力低，霧差，燃燒過程中噴射汽缸，排氣噴出黑煙，積累碳。(高速，高負荷時更嚴重)，汽車噴射發(fā)生在怠速運行時，柴油機怠速運行不穩(wěn)定。第三，避免異常噴射的措施減少高壓體積，減少高壓油管長度，合理選擇噴射系統(tǒng)參數(shù)。間歇噴霧，差距噴霧，間歇噴霧經(jīng)常發(fā)生在低速小負荷條件下。第4節(jié)是影響燃燒過程的因素，第1節(jié)，燃料的影響第1節(jié)燃料的著火性是指柴油噴射到汽缸后快速點火的能力。用稅金表示。十六烷值高，著火好，延期時間短，P/o小，工作柔軟。十六烷值高，起動性好。稅費太高，燃料不能混合時燃燒冒煙。車用柴油機的十

16、六烷值通常為4050。二十六烷值對燃燒過程的影響。圖6-19 3蒸發(fā)蒸發(fā)性太好，工作粗糙。蒸發(fā)性差，燃燒不完全。蒸發(fā)性適中，第二，可壓縮性的影響，Tc、Pc延遲時間縮短，工作平穩(wěn)，柴油機冷性改善。但是Pz太大，機械磨損，使用壽命。21點，I的增加不明顯。柴油機的適當壓縮比主要取決于冷起動的需求。第三，使用的影響，(1)定義噴射定律1:噴射速度dq/d(每個曲軸角度的噴射量)與曲軸角度變化的關(guān)系。2當柴油引擎結(jié)構(gòu)恒定時，熱定律取決于噴射定律。理想噴射持續(xù)角為1635CA，噴射速度的變化應先慢下來。噴霧規(guī)律可以通過改變?nèi)加捅猛馆嗇S的凸輪表面來調(diào)整。(2)加油前進角度，1定義：高壓油泵柱塞關(guān)閉進水口瞬間和商店之間的曲軸角。與噴油提前角不同的燃油噴射延遲角。2過大、過小的危害： (圖6-21)過大的拖欠柴油引擎工作粗暴，怠速不穩(wěn)定，冷起動困難。壓縮減號、Ne和ge。太小后的燃燒量、排氣溫度、I、Ne、ge。3，柴油機的性能指標根據(jù)加油振角的變化調(diào)整加油振角曹征特性。4，柴油引擎ge最低，Ne最大時的加油前進角最佳加油前進角。(c)提高轉(zhuǎn)速N，N加速度，混合氣體形成火災延遲時間I