內(nèi)燃機 第六章

1、第六章第六章 柴油機混合氣形成與燃燒柴油機混合氣形成與燃燒 第六章第六章 柴油機混合氣形成與燃燒柴油機混合氣形成與燃燒 l l 柴油機的燃燒過程柴油機的燃燒過程 l 柴油機的排放控制柴油機的排放控制 l 柴油機燃燒室柴油機燃燒室 l柴油的蒸發(fā)性和流動性差，柴油的蒸發(fā)性和流動性差， 混合氣缸內(nèi)形成混合氣缸內(nèi)形成 l過量空氣系數(shù)較大過量空氣系數(shù)較大 l噴油持續(xù)時間極短，只有噴油持續(xù)時間極短，只有 1535CA, n=1500r/min時時 只有只有1.7ms4ms l柴油機混合氣形成靠三方面柴油機混合氣形成靠三方面 的相互作用：一是燃燒室的的相互作用：一是燃燒室的 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), ,二是燃料的噴霧，三

2、是二是燃料的噴霧，三是 適當?shù)目諝膺\動適當?shù)目諝膺\動 一、一、柴油機的混合氣形成特點柴油機的混合氣形成特點 二、混合氣形成的基本方式二、混合氣形成的基本方式 混合氣形成的主要形式：混合氣形成的主要形式：空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合 二、混合氣形成的基本方式二、混合氣形成的基本方式 空空 間間 霧霧 化化 混混 合合油油 膜膜 蒸蒸 發(fā)發(fā) 混混 合合 1.大部分燃料噴散霧化，并分布到空大部分燃料噴散霧化，并分布到空 氣中氣中 2.燃料在空氣中是細小油滴燃料在空氣中是細小油滴 3.細小油滴與熱空氣混合，小油滴的細小油滴與熱空氣混合，小油滴的 高溫下蒸發(fā)，形成不均勻的混合氣高

3、溫下蒸發(fā)，形成不均勻的混合氣 4.在著火延遲期間形成的可燃混合氣在著火延遲期間形成的可燃混合氣 數(shù)量較多，多處著火數(shù)量較多，多處著火 5.燃燒開始時的放熱速度很高，以后燃燒開始時的放熱速度很高，以后 逐漸減慢逐漸減慢 1.利用強烈的空氣渦流將大部分燃料利用強烈的空氣渦流將大部分燃料 涂布到壁面上涂布到壁面上 2.燃料在壁面上形成油膜燃料在壁面上形成油膜 3.油膜受壁溫影響在較低溫度下蒸發(fā)油膜受壁溫影響在較低溫度下蒸發(fā) ，然后燃料蒸氣與空氣混合，形成均，然后燃料蒸氣與空氣混合，形成均 質(zhì)混合氣質(zhì)混合氣 4.散布在空氣中的少量霧化燃油局部散布在空氣中的少量霧化燃油局部 著火著火 5.初期放熱速率不

4、高，而隨著燃燒進初期放熱速率不高，而隨著燃燒進 行，火焰輻射使蒸發(fā)增強加上熱力混行，火焰輻射使蒸發(fā)增強加上熱力混 合作用，中、后期的燃燒速度很快合作用，中、后期的燃燒速度很快 實際上，在柴油機中這兩種混合方式同時存在，兼而有之實際上，在柴油機中這兩種混合方式同時存在，兼而有之 三、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動三、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動 分類：渦流、滾流、擠流分類：渦流、滾流、擠流 1 1）進氣渦流進氣渦流 在進氣過程中形成的，在進氣過程中形成的，繞氣缸軸線繞氣缸軸線有組織的氣流運動。有組織的氣流運動。 l進氣渦流的強度由進氣道形狀和發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定。進氣渦流的強度由進氣道形狀和發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定。 三、柴

5、油機氣缸內(nèi)的空氣運動三、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動 上圖：產(chǎn)生進氣渦流的方法上圖：產(chǎn)生進氣渦流的方法 a導(dǎo)氣屏導(dǎo)氣屏 b切向氣道切向氣道 c螺旋氣道螺旋氣道 2 2）壓縮擠流壓縮擠流 在壓縮過程后期，在壓縮過程后期，活塞頂上方環(huán)形空間中的空氣被擠入活活塞頂上方環(huán)形空間中的空氣被擠入活 塞頂部的燃燒室內(nèi)，造成的塞頂部的燃燒室內(nèi)，造成的徑向或橫向徑向或橫向的氣流運動。的氣流運動。 l 擠流強度主要由擠流強度主要由擠氣面積擠氣面積和和擠氣間隙擠氣間隙（活塞頂隙）大（活塞頂隙）大 小決定小決定 三、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動三、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動 膨脹時膨脹時 逆擠流逆擠流 三、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動三、

6、柴油機氣缸內(nèi)的空氣運動 3 3）滾流滾流 在進氣過程中形成的，繞在進氣過程中形成的，繞 垂直于氣缸的軸線旋轉(zhuǎn)垂直于氣缸的軸線旋轉(zhuǎn)的的 有組織的空氣旋流有組織的空氣旋流 動畫演示動畫演示（點擊動畫即開始播放）（點擊動畫即開始播放） 第六章第六章 柴油機混合氣形成與燃燒柴油機混合氣形成與燃燒 l 柴油機的混合氣形成方式柴油機的混合氣形成方式 l l 柴油機的排放控制柴油機的排放控制 l 柴油機燃燒室柴油機燃燒室 一、著火的條件和特點一、著火的條件和特點 著火的基本條件著火的基本條件 l形成的燃料蒸氣與空氣的混合氣空燃比要在著火界限內(nèi)?；旌闲纬傻娜剂险魵馀c空氣的混合氣空燃比要在著火界限內(nèi)?；旌?氣過

7、濃，氧分子少，混合氣過稀，則燃料分子少，這兩種情況氣過濃，氧分子少，混合氣過稀，則燃料分子少，這兩種情況 的氧化反應(yīng)速率都不夠高，不能形成燃燒。一種燃料的著火界的氧化反應(yīng)速率都不夠高，不能形成燃燒。一種燃料的著火界 限不是一成不變的，而是隨著溫度的升高，分子運動速率增加限不是一成不變的，而是隨著溫度的升高，分子運動速率增加 ，反應(yīng)速率加快，著火界限也有所擴大。，反應(yīng)速率加快，著火界限也有所擴大。 l可燃混合氣必須被加熱到自燃溫度以上才能著火，低于這一溫可燃混合氣必須被加熱到自燃溫度以上才能著火，低于這一溫 度，燃料就不能著火。不同燃料的自燃溫度是不同的，它反映度，燃料就不能著火。不同燃料的自燃

8、溫度是不同的，它反映 燃料的自燃性能，但燃料的自燃溫度還與介質(zhì)壓力、加熱條件燃料的自燃性能，但燃料的自燃溫度還與介質(zhì)壓力、加熱條件 及測試方法等因素有關(guān)。及測試方法等因素有關(guān)。 l著火地點在油束核心與外圍之間混合著火地點在油束核心與外圍之間混合 氣濃度和溫度適當?shù)牡胤健鉂舛群蜏囟冗m當?shù)牡胤健?l混合氣濃度溫度條件適合的地方不止混合氣濃度溫度條件適合的地方不止 一個，因此可以是多點同時著火。一個，因此可以是多點同時著火。 l不同循環(huán)的火核形成點也不一定相同不同循環(huán)的火核形成點也不一定相同 ，但由于多點著火，循環(huán)變動小。，但由于多點著火，循環(huán)變動小。 l混合氣過濃或過稀火焰?zhèn)鞑⒅袛?，混合氣過濃

9、或過稀火焰?zhèn)鞑⒅袛啵?與此同時新的火核和火焰前鋒不斷形與此同時新的火核和火焰前鋒不斷形 成。成。 一、著火的條件和特點一、著火的條件和特點 特點：特點： 二、燃燒過程二、燃燒過程 l根據(jù)燃料和空氣混合氣根據(jù)燃料和空氣混合氣 形成的特點，柴油機燃形成的特點，柴油機燃 燒過程又可分成燒過程又可分成預(yù)混燃預(yù)混燃 燒階段燒階段和和擴散燃燒階段擴散燃燒階段 1 1 滯燃期滯燃期( (ABAB段段) ) 2 2 急燃期急燃期 BCBC段段 3 3 緩燃期緩燃期 CDCD段段 4 4 后燃期后燃期 DEDE段段 從燃料從燃料噴入噴入氣缸到壓力線脫離壓縮氣缸到壓力線脫離壓縮 線，開始線，開始急劇升高急劇升高

10、這一段燃前準備這一段燃前準備 時間。形成可燃混合氣時間。形成可燃混合氣 l滯燃期過長滯燃期過長，壓力升高率和最高，壓力升高率和最高 燃燒壓力高，柴油機工作粗暴。燃燒壓力高，柴油機工作粗暴。 l滯燃期過短滯燃期過短，擴散燃燒增加，易，擴散燃燒增加，易 惡化柴油機性能和顆粒排放。惡化柴油機性能和顆粒排放。 l影響因素影響因素：壓縮溫度，壓力，噴：壓縮溫度，壓力，噴 油提前角，轉(zhuǎn)速以及燃料性質(zhì)等。油提前角，轉(zhuǎn)速以及燃料性質(zhì)等。 二、燃燒過程二、燃燒過程 著火延遲期（滯燃期）著火延遲期（滯燃期） 預(yù)混合燃燒期預(yù)混合燃燒期，大面積多點著火，大面積多點著火， 燃燒極快，壓力陡升燃燒極快，壓力陡升 l 壓力

11、升高率壓力升高率dp/d 平均壓力升高率不宜超過平均壓力升高率不宜超過0.4 0.4 MPaMPa/ / CACA l 控制對策：控制對策：滯燃期中的混合氣滯燃期中的混合氣 生成量和著火時間，亦即噴油速生成量和著火時間，亦即噴油速 率和混合速率率和混合速率 二、燃燒過程二、燃燒過程 急燃期急燃期 )()( BCBC ppp 擴散燃燒期，擴散燃燒期，燃料邊蒸發(fā)混合邊燃燃料邊蒸發(fā)混合邊燃 燒，從壓力急劇升高的終點燒，從壓力急劇升高的終點C C到壓到壓 力急劇下降的始點力急劇下降的始點D D l 缸內(nèi)溫度和壓力高，擴散燃燒速缸內(nèi)溫度和壓力高，擴散燃燒速 率取決于混合物形成速率，相對緩率取決于混合物形

12、成速率，相對緩 慢，氣缸工作容積不斷增加，缸壓慢，氣缸工作容積不斷增加，缸壓 變化緩。變化緩。 l 出現(xiàn)柴油機燃燒特有的出現(xiàn)柴油機燃燒特有的“雙峰雙峰” 現(xiàn)象現(xiàn)象 l控制碳煙排放的重要環(huán)節(jié)控制碳煙排放的重要環(huán)節(jié) 二、燃燒過程二、燃燒過程 緩燃期緩燃期 少量柴油的后續(xù)燃燒少量柴油的后續(xù)燃燒 l 膨脹行程的中后期，膨脹膨脹行程的中后期，膨脹 比低，做功能力小。比低，做功能力小。 l 增加排溫和向冷卻水的散增加排溫和向冷卻水的散 熱損失，使發(fā)動機的熱負荷熱損失，使發(fā)動機的熱負荷 增加，經(jīng)濟性下降增加，經(jīng)濟性下降。 二、燃燒過程二、燃燒過程 后燃期后燃期 縮短后燃：燃油充分霧化，加速混合，以加快緩燃期

13、內(nèi)的燃燒縮短后燃：燃油充分霧化，加速混合，以加快緩燃期內(nèi)的燃燒 l氣缸內(nèi)良好的著火條件保證可靠著火（可燃混合氣適合氣缸內(nèi)良好的著火條件保證可靠著火（可燃混合氣適合 著火的濃度和溫度）著火的濃度和溫度） l盡量縮短著火延遲期，減小著火延遲期內(nèi)的噴油量和混盡量縮短著火延遲期，減小著火延遲期內(nèi)的噴油量和混 合氣形成量，降低急燃期內(nèi)的放熱速率，降低急燃期的合氣形成量，降低急燃期內(nèi)的放熱速率，降低急燃期的 壓力升高率和最高壓力壓力升高率和最高壓力 l盡量改善和加速緩燃期中燃料與空氣的混合，提高擴散盡量改善和加速緩燃期中燃料與空氣的混合，提高擴散 燃燒速率，使燃燒盡量在上止點附近完成，減少后燃燃燒速率，使

14、燃燒盡量在上止點附近完成，減少后燃 l理想放熱規(guī)律：先緩后急理想放熱規(guī)律：先緩后急 二、燃燒過程二、燃燒過程 1 1）燃料性質(zhì)燃料性質(zhì) 柴油十六烷值越高，自燃性越好，滯燃期越短柴油十六烷值越高，自燃性越好，滯燃期越短 2 2）噴油規(guī)律噴油規(guī)律 ：噴油提前角和不同時期的噴油量：噴油提前角和不同時期的噴油量 三、影響燃燒過程的因素三、影響燃燒過程的因素 3）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 燃燒室內(nèi)的空氣運動燃燒室內(nèi)的空氣運動 對滯燃期的影響（右圖）對滯燃期的影響（右圖） 最佳噴油提前角隨轉(zhuǎn)速的升高增大最佳噴油提前角隨轉(zhuǎn)速的升高增大 低，混合氣質(zhì)量差；高，充量效率低低，混合氣質(zhì)量差；高，充量效率低 4）負荷負荷 柴油機功

15、率調(diào)節(jié)是柴油機功率調(diào)節(jié)是“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)” 負荷增加滯燃期縮短，工作柔和，但噴負荷增加滯燃期縮短，工作柔和，但噴 油持續(xù)時間延長，后燃增加油持續(xù)時間延長，后燃增加 三、影響燃燒過程的因素三、影響燃燒過程的因素 直接噴射直接噴射( (無渦流無渦流) ) - - 渦流室渦流室 燃燒噪聲燃燒噪聲 （機械噪聲、進氣噪聲、排氣噪聲）（機械噪聲、進氣噪聲、排氣噪聲） 四、著火延遲與燃燒噪聲四、著火延遲與燃燒噪聲 燃燒噪聲的大小與氣缸壓力升高率燃燒噪聲的大小與氣缸壓力升高率dp/ddp/d成正比，成正比， dp/ddp/d大則表示急燃期預(yù)混合燃燒量多大則表示急燃期預(yù)混合燃燒量多 降低柴油機的燃燒噪聲降低柴油機

16、的燃燒噪聲 合適的合適的壓力升高率壓力升高率dp/ddp/d 滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣適量滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣適量 優(yōu)化燃油噴射方式（如二次噴射）優(yōu)化燃油噴射方式（如二次噴射） 選用十六烷值高的燃料，縮短滯燃期選用十六烷值高的燃料，縮短滯燃期 五、柴油機的冷啟動五、柴油機的冷啟動 u 氣缸內(nèi)壓縮始點溫度下降，氣缸壁傳熱增大以及由于起動轉(zhuǎn)氣缸內(nèi)壓縮始點溫度下降，氣缸壁傳熱增大以及由于起動轉(zhuǎn) 速低而引起漏氣量增加，從而使壓縮終點溫度、壓力下降。速低而引起漏氣量增加，從而使壓縮終點溫度、壓力下降。 u在低溫時燃料粘度增大以及起動轉(zhuǎn)速低從而使燃料的蒸發(fā)和在低溫時燃料粘度增大以及起動轉(zhuǎn)速低從而使燃料

17、的蒸發(fā)和 霧化惡化，影響混合氣的形成。霧化惡化，影響混合氣的形成。 冷起動的難易也是柴油機的一個重要性能指標冷起動的難易也是柴油機的一個重要性能指標 。 柴油機冷起動困難主要原因柴油機冷起動困難主要原因： 柴油機順利起動條件柴油機順利起動條件 ： u 壓縮溫度必須足夠高壓縮溫度必須足夠高, , c t min t min t 自燃溫度。自燃溫度。 壓縮終點溫度。壓縮終點溫度。 c t u必須形成易于著火的混合氣必須形成易于著火的混合氣 五、柴油機的冷啟動五、柴油機的冷啟動 改善措施改善措施 ： 盡可能提高壓縮比，或采用進氣加熱盡可能提高壓縮比，或采用進氣加熱 高壓噴射強制霧化高壓噴射強制霧化

18、第六章第六章 柴油機混合氣形成與燃燒柴油機混合氣形成與燃燒 l 柴油機的混合氣形成方式柴油機的混合氣形成方式 l 柴油機的燃燒過程柴油機的燃燒過程 l l 柴油機燃燒室柴油機燃燒室 CO、HC、NOx、碳煙、碳煙 一、柴油機有害排放物的生成機理一、柴油機有害排放物的生成機理 一、柴油機的排放特點一、柴油機的排放特點 CO和和HC相對均燃的相對均燃的 汽油機來說要少得多。汽油機來說要少得多。 碳煙碳煙soot/微粒微粒PM排排 放高。放高。 NOX排放與汽油機在排放與汽油機在 同一數(shù)量級。同一數(shù)量級。 NOx與與PM排放存在排放存在 Tradeoff關(guān)系。關(guān)系。 瞬時瞬時NO的形成：的形成： l

19、在較濃混合氣條件下，在較濃混合氣條件下，燃料分解成燃料分解成CH、CH2和和C2等基團，與等基團，與N2反應(yīng)：反應(yīng)： 火焰中存在大火焰中存在大 量量O O、OHOH基團基團 ，與上述產(chǎn)物，與上述產(chǎn)物 反應(yīng)：反應(yīng)： 2 2 2 2 HCNOHCNH O CNOCONO CNOCON NHOHNH O NHONOH NOHNOH NONOO 2 22 22 CHNHCNN CHNHCNNH CN2CN 一、柴油機有害排放物的生成機理一、柴油機有害排放物的生成機理 一、柴油機有害排放物的生成機理一、柴油機有害排放物的生成機理 l局部過量空氣系數(shù)局部過量空氣系數(shù)1 1，主要生成熱力，主要生成熱力NON

20、O l局部過量空氣系數(shù)局部過量空氣系數(shù)0.71 1, ,兩種兩種NONO共存共存 l局部過量空氣系數(shù)局部過量空氣系數(shù) 0.70.7，主要生成瞬時，主要生成瞬時NONO l抑制瞬時抑制瞬時NONO措施：改善混合措施：改善混合 一、柴油機有害排放物的生成機理一、柴油機有害排放物的生成機理 2. 碳煙生成機理：碳煙生成機理： 微粒：由在燃燒時生成的微粒：由在燃燒時生成的含碳粒子含碳粒子 （碳煙）（碳煙）及其表面上吸附的多種有及其表面上吸附的多種有 機物組成，后者稱為機物組成，后者稱為有機可溶成分有機可溶成分 （Soluble Organic Fractions, SOF） （1）碳煙的生成過程）碳煙

21、的生成過程 起始階段起始階段（形成（形成PAH和生成組分）和生成組分） 生長階段生長階段（表面生長和凝結(jié)生長表面生長和凝結(jié)生長） 氧化階段氧化階段（碳粒，前驅(qū)物以及生長組（碳粒，前驅(qū)物以及生長組 分在適當條件下氧化成惰性產(chǎn)物）分在適當條件下氧化成惰性產(chǎn)物） 一、柴油機有害排放物的生成機理一、柴油機有害排放物的生成機理 （2）碳煙的生成條件：）碳煙的生成條件： 缺氧（局部缺氧（局部 0.6 0.6） 高溫（高溫（17002200K） -75-50-250255075100125 0 2 4 6 8 10 Calculated Measured n = 1000r/min SOI = -8 oAT

22、DC Fuel delivery per cycle = 45mg soot /(g/kg-fuel) Crank Angle / oCA -75-50-250255075100125 0 2 4 6 8 10 12 n = 1000r/min SOI = -8 oATDC Fuel delivery per cycle = 45mg Soot / g/kg-fuel Crank Angle / oCA Calculated Measured 排氣中碳煙濃度：排氣中碳煙濃度：生成和氧化生成和氧化綜合作用的結(jié)果綜合作用的結(jié)果 一、柴油機有害排放物的生成機理一、柴油機有害排放物的生成機理 （3）碳

23、煙生成的特點：）碳煙生成的特點： （4）碳煙的控制：）碳煙的控制： 提高火焰溫度提高火焰溫度 控制火焰區(qū)內(nèi)的混控制火焰區(qū)內(nèi)的混 合氣濃度合氣濃度 二、柴油機排放的機內(nèi)控制二、柴油機排放的機內(nèi)控制 l降低預(yù)混合燃燒階段的放熱速率降低預(yù)混合燃燒階段的放熱速率 l加快擴散燃燒速率加快擴散燃燒速率 （1 1）電控高壓噴射技術(shù)：）電控高壓噴射技術(shù)：改善燃油霧化及其與空氣的混合改善燃油霧化及其與空氣的混合 二、柴油機排放的機內(nèi)控制二、柴油機排放的機內(nèi)控制 平緩增加 快速增加 迅速斷油 噴油時間 噴油速率 初期緩慢、中期急速、后期快斷初期緩慢、中期急速、后期快斷 預(yù)噴射、主噴射、后噴射預(yù)噴射、主噴射、后噴射

24、 （2）推遲噴油：推遲噴油：縮短著火延遲期，并配合高壓噴射、氣流運動，縮短著火延遲期，并配合高壓噴射、氣流運動， 縮短燃燒持續(xù)期，降低縮短燃燒持續(xù)期，降低NOx （3）燃燒室設(shè)計：燃燒室設(shè)計： 二、柴油機排放的機內(nèi)控制二、柴油機排放的機內(nèi)控制 小型高速柴油機燃燒室：小型高速柴油機燃燒室： ：重載柴油機燃燒室：重載柴油機燃燒室 （4）排氣再循環(huán)（排氣再循環(huán)（EGR）：）：降低燃燒溫度，控制降低燃燒溫度，控制NOx 二、柴油機排放的機內(nèi)控制二、柴油機排放的機內(nèi)控制 二、柴油機排放的機內(nèi)控制二、柴油機排放的機內(nèi)控制 （5）增壓中冷增壓中冷技術(shù)技術(shù)：NOx和碳煙排放降低和碳煙排放降低 -40-2002

25、0406080 0.0 4.0 x10 -10 8.0 x10 -10 1.2x10 -9 1.6x10 -9 2.0 x10 -9 2.4x10 -9 2.8x10 -9 3.2x10 -9 3.6x10 -9 Intake Pressure 1.0bar 1.5bar 2.0bar NOx / kg Crank Angle / oCA -40-30-20-10010203040 0.0 5.0 x10 -10 1.0 x10 -9 1.5x10 -9 2.0 x10 -9 2.5x10 -9 Intake Pressure 1.0bar 1.5bar 2.0bar Soot / kg Cr

26、ank Angle / oCA 二、柴油機排放的機內(nèi)控制二、柴油機排放的機內(nèi)控制 （6）新概念燃燒）新概念燃燒 微粒捕集器的關(guān)鍵技微粒捕集器的關(guān)鍵技 術(shù)是過濾材料的選擇術(shù)是過濾材料的選擇 與過濾體的再生與過濾體的再生 柴油機微粒捕集器 （1）微粒捕集器微粒捕集器（Diesel Particulate Filter, DPF） 目前公認的有效的柴油機目前公認的有效的柴油機微粒微粒后處理技術(shù)后處理技術(shù), 它利用過濾體對排氣中它利用過濾體對排氣中 的的PM 進行過濾處理。進行過濾處理。 三、尾氣排放的后處理三、尾氣排放的后處理 過濾材料：宜采用多孔介質(zhì)或纖維過濾材料對排氣進行過濾，目前過濾材料：宜采

27、用多孔介質(zhì)或纖維過濾材料對排氣進行過濾，目前 應(yīng)用最多的是壁流式蜂窩陶瓷。應(yīng)用最多的是壁流式蜂窩陶瓷。 三、尾氣排放的后處理三、尾氣排放的后處理 對過濾材對過濾材 料的要求料的要求 高的微粒過濾高的微粒過濾 效率效率 低的排氣阻低的排氣阻 力力 高的機械強度和高的機械強度和 抗振動性能抗振動性能 抗高溫氧化性耐 熱性與耐腐蝕性 除去微粒捕集器內(nèi)沉積的微粒的過程稱為再生。除去微粒捕集器內(nèi)沉積的微粒的過程稱為再生。 三、尾氣排放的后處理三、尾氣排放的后處理 主動再生系統(tǒng)是通過主動再生系統(tǒng)是通過 外加能量將氣流溫度外加能量將氣流溫度 提高到微粒的起燃溫提高到微粒的起燃溫 度使捕集的微粒燃燒，度使捕集

28、的微粒燃燒， 達到再生過濾的目的。達到再生過濾的目的。 被動再生系統(tǒng)利用柴油機排氣自身的能量使微粒燃燒，被動再生系統(tǒng)利用柴油機排氣自身的能量使微粒燃燒， 達到在生微粒捕集的效果。達到在生微粒捕集的效果。 再生系統(tǒng) 主動再生系 統(tǒng) 被動再生系 統(tǒng) 主動 再生 系統(tǒng) 噴油 助燃 再生 系統(tǒng) 電加 熱再 生系 統(tǒng) 微波 加熱 再生 系統(tǒng) 紅外 加熱 再生 系統(tǒng) 反吹 再生 系統(tǒng) 三、尾氣排放的后處理三、尾氣排放的后處理 被動再生系 統(tǒng) 大負荷再生 排氣節(jié)流再 生 催化再生 燃油添加劑 再生 （2）氧化催化后處理氧化催化后處理（ Diesel Oxidation Catalyst，DOC）可以氧化微粒

29、中大部分）可以氧化微粒中大部分 的的SOF，使，使SOF下降下降4090。 l柴油機氧化催化器柴油機氧化催化器(DOC)以鉑以鉑(Pt)、鈀、鈀 (Pd)等貴金屬作為催化劑。等貴金屬作為催化劑。 三、尾氣排放的后處理三、尾氣排放的后處理 催化劑的表面活性作用是催化劑的表面活性作用是 利用排氣熱量激發(fā)；利用排氣熱量激發(fā)； 當排氣溫度低于當排氣溫度低于150150時，時， 催化劑基本上不起作用；催化劑基本上不起作用； 隨著負荷增加，排氣溫度隨著負荷增加，排氣溫度 升高，升高，SOFSOF被氧化，使微粒被氧化，使微粒 排放下降排放下降,CO,CO和和HCHC凈化率也凈化率也 增加增加; ; 只要不超

30、過催化劑允許的只要不超過催化劑允許的 最高溫度，凈化反應(yīng)就能順最高溫度，凈化反應(yīng)就能順 利進行利進行 三、尾氣排放的后處理三、尾氣排放的后處理 （3）NOx還原催化轉(zhuǎn)化器還原催化轉(zhuǎn)化器 第六章第六章 柴油機混合氣形成與燃燒柴油機混合氣形成與燃燒 l 柴油機的混合氣形成方式柴油機的混合氣形成方式 l 柴油機的燃燒過程柴油機的燃燒過程 l 柴油機的排放控制柴油機的排放控制 l 直噴式燃燒室直噴式燃燒室 1 1）開式燃燒室淺坑型）開式燃燒室淺坑型 l混合氣形成方式以空間混合為主。形成質(zhì)量依靠燃油噴霧的細微混合氣形成方式以空間混合為主。形成質(zhì)量依靠燃油噴霧的細微 度及油束在燃燒室內(nèi)的分布程度度及油束在

31、燃燒室內(nèi)的分布程度, ,進氣無渦流或弱渦流進氣無渦流或弱渦流; ; l采用多孔噴嘴和較高的噴油壓力采用多孔噴嘴和較高的噴油壓力; ; l噴霧與燃燒室形狀相配合噴霧與燃燒室形狀相配合 = 1.62.2 l特點：結(jié)構(gòu)簡單，特點：結(jié)構(gòu)簡單，F(xiàn)/V小，熱損失小，節(jié)小，熱損失小，節(jié) 流損失小，起動性好，經(jīng)濟性好，熱負荷流損失小，起動性好，經(jīng)濟性好，熱負荷 低；但工作粗暴，低；但工作粗暴，NOx高，碳煙高。高，碳煙高。 如：淺如：淺型燃燒室。大缸徑柴油機多采用開型燃燒室。大缸徑柴油機多采用開 式燃燒室。式燃燒室。 2 2）半開式燃燒室深坑型）半開式燃燒室深坑型 a. 型燃燒室（典型）型燃燒室（典型） 混合

32、氣形成：空間霧化混合為主。混合氣形成：空間霧化混合為主。 一般采用多孔噴嘴（一般采用多孔噴嘴（46孔），并組織一定的進氣渦流和擠氣渦孔），并組織一定的進氣渦流和擠氣渦 流，以加速混合氣的形成，流，以加速混合氣的形成， = 1.31.8 。 主要特點：主要特點： l面容比小，面容比小，Q放放，經(jīng)濟性好；，經(jīng)濟性好； l低溫起動性好；低溫起動性好； l采用多孔噴嘴，高壓噴射；采用多孔噴嘴，高壓噴射； lP/和和Pz大，工作粗暴；大，工作粗暴； l形成碳煙多，氮氧化物多、排放差形成碳煙多，氮氧化物多、排放差 l多用于小型高速柴油機。多用于小型高速柴油機。 直噴式燃燒室直噴式燃燒室 b. 球形燃燒室球

33、形燃燒室 混合氣形成：油膜蒸發(fā)?；旌蠚庑纬桑河湍ふ舭l(fā)。 一般采用單孔噴嘴，配有螺旋進氣一般采用單孔噴嘴，配有螺旋進氣 道以產(chǎn)生強進氣渦流。道以產(chǎn)生強進氣渦流。 主要特點：主要特點： l面容比小，經(jīng)濟性好。面容比小，經(jīng)濟性好。 lP/和和Pz較小，工作柔和；較小，工作柔和； l對燃油的品質(zhì)及霧化質(zhì)量要求低；對燃油的品質(zhì)及霧化質(zhì)量要求低； l冷起動困難；低負荷時冷起動困難；低負荷時HC排放增加排放增加 l負荷突變反應(yīng)慢，加速時冒黑煙負荷突變反應(yīng)慢，加速時冒黑煙。 直噴式燃燒室直噴式燃燒室 1-1-螺旋進氣道；螺旋進氣道；2-2-噴油器；噴油器； 3-3-四角形燃燒室；四角形燃燒室；S-S-渦流渦流

34、 直噴式燃燒室直噴式燃燒室 c. 四角形燃燒室四角形燃燒室 主要特點：主要特點： l燃燒室內(nèi)主渦流，四角部分微渦流，促進燃燒室內(nèi)主渦流，四角部分微渦流，促進 混合；混合； l邊角和凹凸等特殊設(shè)計所產(chǎn)生的阻尼作用邊角和凹凸等特殊設(shè)計所產(chǎn)生的阻尼作用 對改善半開式燃燒室中低速渦流太弱，高對改善半開式燃燒室中低速渦流太弱，高 速渦流太強有利；速渦流太強有利； l通常采用四孔噴油器向燃燒室四個角噴油通常采用四孔噴油器向燃燒室四個角噴油 l在從低速到高速的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能獲得較在從低速到高速的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能獲得較 好的燃燒性能；好的燃燒性能； l四角流動阻力大，影響充氣效率四角流動阻力大，影響充氣效率 分

35、隔式燃燒室分隔式燃燒室 1 1）預(yù)燃室燃燒室）預(yù)燃室燃燒室 l混合氣形成靠壓縮行程中氣缸內(nèi)部混合氣形成靠壓縮行程中氣缸內(nèi)部 分空氣被壓入預(yù)燃室，不產(chǎn)生強烈分空氣被壓入預(yù)燃室，不產(chǎn)生強烈 的渦流；的渦流； l部分燃油在預(yù)燃室燃燒，使溫度和部分燃油在預(yù)燃室燃燒，使溫度和 壓力升高，已燃燒的燃油和未燃燒壓力升高，已燃燒的燃油和未燃燒 的燃油和空氣高速噴入主燃室的燃油和空氣高速噴入主燃室 分隔式燃燒室由兩個部分組成，一部分位于活塞頂與氣缸分隔式燃燒室由兩個部分組成，一部分位于活塞頂與氣缸 底面之間，稱為主燃燒室；另一部分在氣缸蓋中，稱為副燃燒底面之間，稱為主燃燒室；另一部分在氣缸蓋中，稱為副燃燒 室。兩部分由一個或幾個孔道相連。室。兩部分由一個或幾個孔道相連。 分隔式燃燒室分隔式燃燒室 2 2）渦流室燃燒室）渦流室燃燒室 l混合氣形成靠壓縮行程中氣缸內(nèi)部混合氣形成靠壓縮行程中氣缸內(nèi)部 分空氣被推擠入渦流室，形成強烈分空氣被推擠入渦