《柴油发动机原理》PPT课件

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1、电喷柴油发动机工作原理孟爱国主讲第一章燃料与燃烧第一节柴油的来源1、柴油是从原油中用蒸馏的方式提炼出来的，也叫蒸馏，馏出的温度叫馏分。2、加热到250~350℃时馏出的是柴油，此外在350~500℃时还馏出润滑油。这种炼制方法是直馏法。3、加热加压的方法叫热裂化法、用催化剂裂解的方法叫催化裂化法。催化裂化法柴油适用于高速柴油发动机。4、柴油是含有多种“烃”类的混合物。根据化学成分柴油可分为石蜡基、环烷基和环烷芳香基三种。其中石蜡基柴油适用于高速柴油发动机。5、催化裂化法柴油的柴油热值是42.20MJ/Kg，中国大庆原油直馏柴油

2、的热值是43.25MJ/Kg。热值又称能量密度。第二章柴油混合气形成和燃烧第一节柴油混合气的形成一、柴油混合气的形成的特点1、燃料粘度大，不易挥发，必须借助于喷油器将柴油在接近压缩终了时刻，采用高压雾化的方法，通过高压以细小的油滴形式喷入缸内，与高温、高压空气强制混合后再燃烧。2、混合形成时间极短，τ=0.0007~0.003秒（15°~35°曲拐转角）3、由于混合时间极短，所以混合气在缸内各处很不均匀，喷油与燃烧重叠，出现边燃烧、边喷油、边混合的情况。因此要求空气对燃料的比例一般比汽油发动机大。α=1.15~2.20。4、理

3、想的混合气形成过程应该是燃料喷入燃烧室后在近可能短的时间内与周围空气均匀雾化、混合，形成可燃混合气；着火后继续喷入的燃料应及时得到足够的空气和混合能量，以便迅速混合，力求避免燃料直接进入高温缺氧区域，引起裂化，无效排除。第三节柴油混合气的燃烧一、柴油混合气的多点低温多阶段着火在柴油发动机缸内，在活塞压缩终了时的温度约为600℃，而柴油混合气的燃点是400℃左右，此时喷入气缸内的燃油在高温空气、高压和气流的扰动下，要经过雾化、氧化反应，首先是氧化产物甲醛产生的冷焰继续提高缸内温度，接着继续生成以CO的蓝色火焰形成热积累最终发生在

4、缸内的多点的热爆炸。二、柴油混合气的燃烧过程1、滞燃期从柴油开始喷入气缸起到着火开始为止的这一段时期。在滞燃期中柴油尚未着火，仅进行着着火前的物理化学变化，氧化反应速度与缸内气体压力和温度成正比。2、急燃期从开始着火到出现最高压力为止的这一段时期。混合气着火后形成多个火焰中心并各自向四周传播使混合气迅速燃烧，放出大量的热量。在极燃期中，喷油器将燃油继续喷入燃烧室使混合气的提高，而火焰尚未传遍整个燃烧室，因而空气尚未被完全利用。在急燃期中压力升高率较高，因此伴随着燃烧的突爆声音，也伴随着尖锐的对机件的敲击声，如果噪声过大，被称为

5、柴油发动机的粗暴燃烧。一般不大于0.4~0.6MPa/CA°由于工作粗暴，所以缩短着火滞燃期和限制开始的喷油量是控制粗暴燃烧的两个主要的技术改进方向，这也是电喷柴油发动机的目的。3、缓燃期经过前期燃烧，缸内含氧量已经下降，此时完成的柴油混合气燃烧的速度有所下降，压力变化不大但气体温度升高到最高值，缓燃期的后期燃烧速度显著下降。在缓燃期中喷入的燃油若喷到缺氧的废气区，则油分子会因高温缺氧裂解，并最终产生碳烟虽废气排到大气污染环境。4、后燃期（补燃期）从缓燃期终点起到燃油基本烧完时为止时期。在高速柴油发动机中，由于燃烧时间短促，燃

6、油与空气的混合不均匀，总有一些燃油不能及时烧完，拖到膨胀行程上继续燃烧。特别是在高速、高负荷时，由于混合气较浓，混合气形成和燃烧时间更短，补燃量较大有时甚至继续到排气过程。由于是燃烧放热是在活塞下行远离上止点，其产生的热量主要加热发动机机体和废气上。三、燃烧过程存在的问题1、混合气形成困难及燃烧不完全:在高速发动机中混合时间太短，属于非均质混合、燃烧，是排气冒烟、废气温度高的主要原因。常规做法是增大过量空气系数α＞1增加油找空气的机会，组织缸内空气的涡流加强空气找油的强度。电喷发动机采用预喷和精准控制喷油量和正时增加混合气形成

7、。2、燃烧噪声：混合气的急燃期内压力急剧升高的压力直接使燃烧室壁面及活塞、曲轴等机件受冲击而产生强烈振动，并通过气缸壁传到外部，从而形成燃烧噪声。初期喷入缸内油量越多、滞燃期越长，所形成的混合气数量就越多，同时着火爆燃点就越多，最高压力和平均压力升高率就越大，柴油发动机工作粗暴、机械负荷大。3、排气冒烟：急燃期喷入的燃油如果进入到高温缺氧的区域就会发生裂解、聚合成碳粒不能燃烧而随废气排出，形成排气冒黑烟。白烟：冷车启动时，由于缸内温度低，燃烧不良，不同直径的柴油颗粒随废气排出，受到光线的反射呈现不同的颜色。白烟是在0.6~1μ

8、m的颗粒构成。蓝烟：发动机在暖机过程是由更小的柴油颗粒构成。0.6μm以下。4、有害的废气成分Ppm单位我国有害最大浓度的大致范围2001年NOXCOCnHmPM微粒8g/kw.h4.5g/kw.h1.1g/kw.h0.36g/kw.h柴油发动机排放的微粒柴油发动机排出的废气