柴油机混合气的形成和燃烧.ppt

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1、第五章柴油机混合气形成和燃烧§5-1柴油机燃烧过程§5-2燃油喷射和雾化§5-3混合气的形成和燃烧室§5-4运转因素对燃烧过程的影响柴油机使用的燃料是较难挥发和较易自燃的柴油，其混合气形成和燃烧过程与汽油机有着本质的不同。1、混合气形成特点：(1)汽缸内部形成混合气：因柴油不易挥发（馏程250~350℃）必须借助喷射设备喷入气缸。(2)混合气形成时间短，只有15~35゜CA,n=1500r/min时只有1.7ms~4ms(3)混合气形成不均匀α=f(x.y.z.t)α=0~∞整个燃烧室α=0~∞(4)混合气形成与燃烧紧密相连边混合边燃烧。燃烧速度和放热速率取决于油气混合速度。2、混合气形成

2、方式提出多种混合形成方式和燃烧室，从根本上讲基本上是两种。(1)空间雾化混合，燃料喷入燃烧室空间形雾状混合物。要求喷雾与燃烧室形状配合，并利用气流运动。(2)油膜蒸发混合，燃料大部分顺气流方向喷到燃烧室上，形成一层油膜，油膜受热蒸发，在旋转气流作用下与空气相混合形成可燃混合气。在小型高速柴油机上，燃燃油或多或少会喷到燃烧上形成油膜因此以上两种混合方式兼而有之，只是主次，多少不同。目前多数车用柴油机以空间雾化混合为主。§5-1柴油机燃烧过程一、燃烧过程为了便于分析和揭示柴油机燃烧过程的规律，通常将这一连续的燃烧过程分为四个阶段，即:Ⅰ.着火延迟期A-B（又称为滞燃期）；Ⅱ.速燃期B-C；Ⅲ.

3、缓燃期C-D；Ⅳ.补燃期D-E。Ⅰ.着火延迟期从柴油开始喷入气缸起到着火开始为止的这一段时期称为着火延迟期。着火延迟期内，燃烧室内的混合气进行着物理和化学准备过程。物理准备过程：燃油油滴→加热→蒸发→扩散→气化和混合形成可燃混合气；化学准备过程：可燃混合气→裂解→产生醛类过氧化物兰炎→过氧化物，CO兰炎产物是CO，O，OH，H等或性中心→热炎→热爆炸。特点：压力没有偏离压缩线。滞燃期过长，压力升高率和最高燃烧压力高，柴油机工作粗暴。滞燃期过短，扩散燃烧增加，易恶化柴油机性能和颗粒排放。影响着火延迟期(τiⅰ)长短的主要因素喷油时缸内的（P+T)↑→τiⅰ↓。柴油的自燃性好（十六烷值↑）→τ

4、i↓，燃烧室的形状和壁温等。喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角。着火延迟期一般为0.7~3ms。Ⅱ速燃期速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力.特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）。一般用压力升高率λp〔MPa／(ºCA)〕表示压力急剧上升的程度。式中：△p——速燃期始点和终点的气体压力差（MPa）;△θ——速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差（ºCA）。特点：1、λp很高，接近等容燃烧，工作粗暴。2、达到最高压力（6~9MPa）。3、继续喷油。λp过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠

5、性和使用寿命；λp大，燃烧迅速→经济性和动力性变好。λp应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率一般应不大于0.4~0.5MPa／(ºCA)。与汽油机相比，柴油机的λp较大。★控制压力升高率的措施减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量。喷入气缸的燃料不是立刻着火，而是经过一段时间的延迟，期间形成一定量的可燃混合气，这部分燃料的燃烧称为预混燃烧。预混燃烧量对缸内最高燃烧压力、压力升高率和燃烧噪声等有重要的影响。对柴油机的NOx的生产与排放影响最大。①缩短着火延迟期的时间；②减少着火延迟期内的喷入油量,先少后多；③减少着火延迟期内可能形成的可燃混合气量，使用油膜蒸发方式。Ⅲ.缓燃期缓燃期：

6、图中的CD段，即从最大压力点至最高温度点。当缓燃期开始时，虽然气缸内已形成燃烧产物，但仍有大量混合气正在燃烧。一边燃烧，一边活塞下行，缸内压力几乎不变或稍有变化（接近等压过程放热量达70~80%。燃烧室内的最高温度可达2000K左右，一般在上止点后20oCA～35oCA处出现。特点：缸内废气↑，氧气↓，燃烧条件不利，边混合边燃烧，局部高温缺氧，燃料裂解形成碳烟→冒烟、经济性↓。压力开始下降（气缸容积不断增大），温度达到最高。最高温度可达2000K左右，一般在上止点后20º~35º曲轴转角处出现。Ⅳ.补燃期补燃期：从最高温度点起到燃油基本烧完为止称为补燃期。补燃期的终点很难准确地确定，一般当

7、放热量达到循环总放热量的95％～99％时，就可以认为补燃期结束，也是整个燃烧过程的结束。特点：时间短促，混合气不太均，燃烧放出的热量得不到有效利用，排气温度提高，散热损失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关零部件的热负荷。因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。小结、混合气形成和燃烧过程1、混合气形成液体柴油油束油线油粒雾粒油雾即：在压缩行程终了，由喷油器将雾状柴油喷入汽缸；直接在燃烧室内与空气混