第9章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒(2003版)

1、第三篇第三篇 燃燒與排放燃燒與排放 ：熱效率高、可靠性好、排氣污染少和 較大功率范圍內(nèi)的適應(yīng)性；采用壓燃點(diǎn)火；燃油供 給系統(tǒng)對(duì)燃油噴入量、噴油時(shí)間和油束的空間形態(tài) 進(jìn)行控制，燃油供給系統(tǒng)和燃燒室的對(duì)于混合氣的 形成、燃燒過程的組織及形成合理的燃燒放熱規(guī)律 有重要作用。 ： 掌握柴油機(jī)的燃燒過程與燃燒放熱規(guī)律，會(huì)分 析柴油機(jī)燃燒過程對(duì)柴油機(jī)性能的影響； 掌握柴油機(jī)混合氣的形成方式和混合氣濃度調(diào)節(jié) 原理； 了解柴油機(jī)直噴式和分隔式燃燒室的性能特點(diǎn) 及選型。 第九章第九章 柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 9.1 9.1 柴油機(jī)燃燒與放熱柴油機(jī)燃燒與放熱 9.2 9.2 柴油機(jī)混合氣

2、的形成原理柴油機(jī)混合氣的形成原理 9.3 9.3 燃燒過程的優(yōu)化燃燒過程的優(yōu)化 柴油機(jī)使用的燃料是較難揮發(fā)和較易自燃的柴油機(jī)使用的燃料是較難揮發(fā)和較易自燃的柴柴 油油，其混合氣形成和燃燒過程與汽油機(jī)有著本質(zhì)的，其混合氣形成和燃燒過程與汽油機(jī)有著本質(zhì)的 不同。不同。 在壓縮行程接近終點(diǎn)時(shí)，把柴油噴入氣缸，使在壓縮行程接近終點(diǎn)時(shí)，把柴油噴入氣缸，使 之與空氣混合成可燃混合氣，并利用空氣壓縮形成之與空氣混合成可燃混合氣，并利用空氣壓縮形成 的高溫和高壓使其的高溫和高壓使其自行發(fā)火燃燒自行發(fā)火燃燒。 9.1 （1 1）缸內(nèi)進(jìn)行，即在壓縮行程接近終了時(shí)柴油）缸內(nèi)進(jìn)行，即在壓縮行程接近終了時(shí)柴油 由噴射系

3、統(tǒng)直接噴入燃燒室內(nèi)，時(shí)間短，難以形由噴射系統(tǒng)直接噴入燃燒室內(nèi)，時(shí)間短，難以形 成均勻的混合氣。成均勻的混合氣。 （2 2）柴油本身粘度大，蒸發(fā)性不好。）柴油本身粘度大，蒸發(fā)性不好。 （3 3）混合氣在高溫、高壓下）混合氣在高溫、高壓下多點(diǎn)自燃著火多點(diǎn)自燃著火燃燒，燃燒， 且且混合過程混合過程、著火過程著火過程和和燃燒過程燃燒過程共存。共存。 柴油機(jī)燃燒的特點(diǎn)柴油機(jī)燃燒的特點(diǎn) 燃燒過程分析燃燒過程分析 2 燃燒放熱規(guī)律燃燒放熱規(guī)律 9.1.2 柴油機(jī)燃燒與放熱柴油機(jī)燃燒與放熱 9.1 柴油機(jī)燃燒過程非常復(fù)雜，為了便于分析和 揭示燃燒過程的規(guī)律，通常將這一連續(xù)的燃燒過 程分為四個(gè)階段，即著火延遲期

4、著火延遲期（又稱為滯燃期滯燃期、 著火落后期著火落后期）、速燃期速燃期、緩燃期緩燃期和補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期。 柴油機(jī)的柴油機(jī)的 燃燒過程燃燒過程 著火延遲期著火延遲期 速燃期速燃期 緩燃期緩燃期 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 圖圖9.1 從柴油開 始噴入氣缸起 到著火開始為 止的這一段時(shí) 期稱為著火延 遲期（圖中的 AB段）。 1.1.著火延遲期著火延遲期 著火延遲期內(nèi)，燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行著物理著火延遲期內(nèi)，燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行著物理 和化學(xué)準(zhǔn)備過程。和化學(xué)準(zhǔn)備過程。 物理準(zhǔn)備過程：燃油的粉碎分散、蒸發(fā)汽化和物理準(zhǔn)備過程：燃油的粉碎分散、蒸發(fā)汽化和 混合；混合； 化學(xué)準(zhǔn)備過程：混合氣的先期化學(xué)反應(yīng)直至開化學(xué)準(zhǔn)備過程

5、：混合氣的先期化學(xué)反應(yīng)直至開 始自燃。始自燃。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：壓力沒有偏離壓縮線壓力沒有偏離壓縮線。 1. 1. 著火延遲期著火延遲期 1. 1. 著火延遲期著火延遲期 柴油機(jī)柴油機(jī)著火延遲期長短著火延遲期長短會(huì)影響到該階段會(huì)影響到該階段噴噴 油量油量和和預(yù)制混合氣量預(yù)制混合氣量的多少，從而影響柴油機(jī)的多少，從而影響柴油機(jī) 的的燃燒特性燃燒特性、動(dòng)力性動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性、排放特性排放特性以及以及 噪聲振動(dòng)噪聲振動(dòng)，必須精確控制。，必須精確控制。 噴油時(shí)缸內(nèi)的噴油時(shí)缸內(nèi)的溫度溫度和和壓力壓力越越高高，則，則著火延著火延 遲期遲期越越短短。 柴油的柴油的自燃性較好自燃性較好（十六烷值十六烷值較較高

6、高），），著火著火 延遲期較短。延遲期較短。 燃燒室的形狀和壁溫等。燃燒室的形狀和壁溫等。 噴油提前角噴油提前角：開始噴油到活塞到達(dá)上止點(diǎn)所：開始噴油到活塞到達(dá)上止點(diǎn)所 對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為噴油提前角噴油提前角。 影響著火延遲期長短的主要因素影響著火延遲期長短的主要因素 十六烷值：十六烷值： 就是表示柴油在柴油機(jī)中燃燒時(shí)的就是表示柴油在柴油機(jī)中燃燒時(shí)的自燃性自燃性 指標(biāo)。常以純正指標(biāo)。常以純正十六烷十六烷的自燃性好，十六烷值定的自燃性好，十六烷值定 為為100。純純-甲基萘甲基萘最不易燃燒，其十六烷值定為最不易燃燒，其十六烷值定為 零零，以不同的比例混合起來，可以得到十六烷值，以不

7、同的比例混合起來，可以得到十六烷值 0至至100的不同抗爆性等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)燃料，并在一定的不同抗爆性等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)燃料，并在一定 結(jié)構(gòu)的單缸試驗(yàn)機(jī)上與待測(cè)柴油做對(duì)比。結(jié)構(gòu)的單缸試驗(yàn)機(jī)上與待測(cè)柴油做對(duì)比。 速燃期速燃期（圖中的（圖中的BCBC段）段）: : 從開始著火（即壓力偏從開始著火（即壓力偏 離壓縮線）到出現(xiàn)最高離壓縮線）到出現(xiàn)最高 壓力。壓力。 特點(diǎn)：壓力急劇上升，特點(diǎn)：壓力急劇上升， 壓力達(dá)到最高（有可壓力達(dá)到最高（有可 能達(dá)到能達(dá)到13MPa13MPa以上）以上） 2.速燃期速燃期 一般用一般用壓力升高率壓力升高率ppkPakPa( () )曲軸曲軸表示表示 壓力急劇上升的程度。壓力急劇上升

8、的程度。 式中：式中：p p速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)的氣速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)的氣 體壓力差（體壓力差（kPakPa）; ; 速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)于上速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)于上 止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角差（止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角差（CACA）。）。 p p (9-1) 壓力升高率壓力升高率過大過大，則柴油機(jī)工作粗暴，燃燒噪，則柴油機(jī)工作粗暴，燃燒噪 音大；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，影響其音大；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，影響其 工作可靠性和使用壽命。工作可靠性和使用壽命。 壓力升高率壓力升高率大大，燃燒迅速，柴油機(jī)的，燃燒迅速，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性和和 動(dòng)力性動(dòng)力性會(huì)較好。會(huì)較好。 壓力升高率壓力升高率應(yīng)限制在一定的

9、范圍之內(nèi)，柴油應(yīng)限制在一定的范圍之內(nèi)，柴油 機(jī)的壓力升高率一般應(yīng)機(jī)的壓力升高率一般應(yīng)不大于不大于0.4-0.5 MPa0.4-0.5 MPa( () ) 曲軸。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的壓力升高率曲軸。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的壓力升高率較大較大。 減小在減小在著火延遲期著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混合氣的內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混合氣的量量 縮短著火延遲期的時(shí)間縮短著火延遲期的時(shí)間 減少著火延遲期內(nèi)噴入的燃油減少著火延遲期內(nèi)噴入的燃油 減少可能形成可燃混合氣的燃油減少可能形成可燃混合氣的燃油 控制壓力升高率的措施：控制壓力升高率的措施： 緩燃期緩燃期為圖中為圖中 的的CDCD段，即從段，即從最大壓最大壓 力點(diǎn)力點(diǎn)

10、至至最高溫度點(diǎn)最高溫度點(diǎn)。 當(dāng)緩燃期開始時(shí)，當(dāng)緩燃期開始時(shí)， 雖然氣缸內(nèi)已形成燃雖然氣缸內(nèi)已形成燃 燒產(chǎn)物，但仍有大量燒產(chǎn)物，但仍有大量 混合氣正在燃燒?；旌蠚庹谌紵?特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1 1）噴油過程基本結(jié)束，燃燒速率下降（氧）噴油過程基本結(jié)束，燃燒速率下降（氧 氣、柴油濃度減小，廢氣增多）。氣、柴油濃度減小，廢氣增多）。 （2 2）壓力開始下降（氣缸容積不斷增大），）壓力開始下降（氣缸容積不斷增大）， 溫度達(dá)到最高溫度達(dá)到最高。最高溫度可達(dá)。最高溫度可達(dá)2000K2000K左右，一般左右，一般 在上止點(diǎn)后在上止點(diǎn)后2020-35-35曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。 從從最高溫度點(diǎn)最高溫

11、度點(diǎn)起到起到 燃油基本燒完時(shí)為止燃油基本燒完時(shí)為止 稱為稱為補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期（圖中的（圖中的 DEDE段）。段）。 補(bǔ)燃期的終點(diǎn)很難補(bǔ)燃期的終點(diǎn)很難 準(zhǔn)確地確定，一般當(dāng)準(zhǔn)確地確定，一般當(dāng) 放熱量達(dá)到放熱量達(dá)到循環(huán)總放循環(huán)總放 熱量熱量的的9595-99-99時(shí)，時(shí)， 可認(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束。可認(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束。 補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱為補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱為后燃后燃，由于燃燒，由于燃燒 時(shí)間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖時(shí)間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖 延到膨脹過程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷延到膨脹過程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷 工況下，因過量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒工況下

12、，因過量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒 的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。 在補(bǔ)燃期中，由于活塞下行了相當(dāng)?shù)木嚯x，氣在補(bǔ)燃期中，由于活塞下行了相當(dāng)?shù)木嚯x，氣 缸內(nèi)容積增大很多，缸內(nèi)壓力和溫度迅速下降，故缸內(nèi)容積增大很多，缸內(nèi)壓力和溫度迅速下降，故 燃燒速度很慢，所放出的熱量很難有效利用，還使燃燒速度很慢，所放出的熱量很難有效利用，還使 排氣溫度升高排氣溫度升高，導(dǎo)致散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)，導(dǎo)致散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng) 濟(jì)性不利。濟(jì)性不利。 此外，后燃還增加了有關(guān)零件的熱負(fù)荷。因此，此外，后燃還增加了有關(guān)零件的熱負(fù)荷。因此， 應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期

13、內(nèi)燃燒的燃油量。應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。 在燃燒過程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間或單位曲軸 轉(zhuǎn)角的燃燒的燃油放出的熱量，隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān) 系稱為瞬時(shí)放熱速率瞬時(shí)放熱速率。 ：從燃燒過程開始至某一時(shí)刻為 止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量之比。 ：瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比累積放熱百分比隨曲 軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。 放熱規(guī)律放熱規(guī)律決定了氣缸中壓力、溫度變化的過程， 由此影響柴油機(jī)的熱效率、噪聲和零部件所承受壓力 等，進(jìn)而影響到柴油機(jī)的性能。 不同類型柴油機(jī)其放熱規(guī)律曲線形狀不同。不同類型柴油機(jī)其放熱規(guī)律曲線形狀不同。 典型直噴式燃燒室柴油機(jī)的放熱規(guī)律見圖所示。典型直噴式燃燒室柴油機(jī)的放

14、熱規(guī)律見圖所示。 柴油機(jī)放熱規(guī)律的三個(gè)階段柴油機(jī)放熱規(guī)律的三個(gè)階段 圖圖9-3 柴油機(jī)的柴油機(jī)的 放熱過程放熱過程 第一階段第一階段abab為預(yù)混合燃燒階段，放熱率一般都為預(yù)混合燃燒階段，放熱率一般都 很高，歷時(shí)約很高，歷時(shí)約3 3- 7- 7曲軸轉(zhuǎn)角，與燃燒過程的滯曲軸轉(zhuǎn)角，與燃燒過程的滯 燃期相對(duì)應(yīng)。燃期相對(duì)應(yīng)。 圖9.3 第二階段第二階段bcbc為擴(kuò)散燃燒階段，放熱效率逐漸下降，為擴(kuò)散燃燒階段，放熱效率逐漸下降， 歷時(shí)約為歷時(shí)約為4040曲軸轉(zhuǎn)角，為主要放熱階段。第一、二階曲軸轉(zhuǎn)角，為主要放熱階段。第一、二階 段放熱量通常為總放熱量的段放熱量通常為總放熱量的80%80%左右。左右。 第三

15、階段第三階段cdcd為放熱的為放熱的 尾巴尾巴 ，它可能延及整個(gè)，它可能延及整個(gè) 膨脹行程，其放熱量可達(dá)總放熱量的膨脹行程，其放熱量可達(dá)總放熱量的20%20%。 P214 1 1） 放熱規(guī)律三要素放熱規(guī)律三要素 放熱始點(diǎn)（相位）放熱始點(diǎn)（相位）決定了放熱率曲線距決定了放熱率曲線距 壓縮上止點(diǎn)的位置，在持續(xù)期和放熱率形狀壓縮上止點(diǎn)的位置，在持續(xù)期和放熱率形狀 不變的前提下，也就決定了不變的前提下，也就決定了放熱率中心放熱率中心（指（指 放熱率曲線包圍的面心）距上止點(diǎn)的位置。放熱率曲線包圍的面心）距上止點(diǎn)的位置。 對(duì)循環(huán)熱效率、壓力升高率和燃燒最大對(duì)循環(huán)熱效率、壓力升高率和燃燒最大 壓力有影響。壓

16、力有影響。 放熱持續(xù)期放熱持續(xù)期的長短是決定的長短是決定循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率的一的一 個(gè)極為關(guān)鍵的因素，對(duì)個(gè)極為關(guān)鍵的因素，對(duì)有害排放量有害排放量有較大的影有較大的影 響。響。 放熱率曲線放熱率曲線的形狀決定了前后放熱量的比的形狀決定了前后放熱量的比 例，對(duì)噪聲、振動(dòng)和排放量都有很大的影響。例，對(duì)噪聲、振動(dòng)和排放量都有很大的影響。 在放熱始點(diǎn)和循環(huán)噴油量不變的條件下，形狀在放熱始點(diǎn)和循環(huán)噴油量不變的條件下，形狀 的變化，影響發(fā)熱持續(xù)期的長短，間接對(duì)的變化，影響發(fā)熱持續(xù)期的長短，間接對(duì)熱效熱效 率率產(chǎn)生影響。產(chǎn)生影響。 放熱始點(diǎn)放熱始點(diǎn)的的位置位置要能保證最大燃燒壓力出要能保證最大燃燒壓力出 現(xiàn)

17、在現(xiàn)在上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后12121515。柴油機(jī)通過。柴油機(jī)通過噴油提噴油提 前角的變化前角的變化以及以及著火落后期長短著火落后期長短來加以調(diào)控。來加以調(diào)控。 噴油提前角的調(diào)節(jié)特性噴油提前角的調(diào)節(jié)特性 圖9-4 u 噴油提前角的調(diào)整特性噴油提前角的調(diào)整特性 最佳噴油提前角下，能獲得最大最佳噴油提前角下，能獲得最大有效功有效功 率率和和最小燃油消耗率最小燃油消耗率。這樣的曲線稱為。這樣的曲線稱為噴油噴油 提前角的調(diào)節(jié)特性，提前角的調(diào)節(jié)特性，見圖見圖9.49.4。 u 柴油機(jī)的噴油提前的調(diào)節(jié)規(guī)律柴油機(jī)的噴油提前的調(diào)節(jié)規(guī)律 要求轉(zhuǎn)速及負(fù)荷都提前要求轉(zhuǎn)速及負(fù)荷都提前 n 放熱持續(xù)期首先取決于放熱持續(xù)期首

18、先取決于噴油持續(xù)角噴油持續(xù)角的大小的大小 噴油時(shí)間愈長則擴(kuò)散燃燒期愈長噴油時(shí)間愈長則擴(kuò)散燃燒期愈長 n 擴(kuò)散燃燒期混合氣形成擴(kuò)散燃燒期混合氣形成的的快慢快慢和和完善程度完善程度 影響放熱規(guī) 律曲線形狀的因 素比較復(fù)雜。 實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī) 的放熱形狀取決 于不同的機(jī)型、 不同的燃燒室和 混合氣的形成方 式以及對(duì)性能的 具體要求。 圖9-5 柴油機(jī)混合氣的形成原理柴油機(jī)混合氣的形成原理9.2 n 9.2.1 9.2.1 燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化 n 9.2.2 9.2.2 燃燒室與混合氣的形成燃燒室與混合氣的形成 柴油機(jī)混合氣的形成原理柴油機(jī)混合氣的形成原理9.2 9.2.19.2.1燃油的噴射

19、與霧化燃油的噴射與霧化 1. 1. u 1、功用、功用 按要求，定時(shí)、定量、高壓噴油。按要求，定時(shí)、定量、高壓噴油。 u 2、組成、組成 作用：定時(shí)定量高壓噴油。作用：定時(shí)定量高壓噴油。 要求：各缸供油均勻、供油迅速、停油干脆要求：各缸供油均勻、供油迅速、停油干脆 形式：形式： a.a.柱塞式噴油泵柱塞式噴油泵 b.b.分配式噴油泵分配式噴油泵 一、噴油器的作用和形式一、噴油器的作用和形式 1 1、作用：霧化、合理噴、作用：霧化、合理噴 射于燃燒室。射于燃燒室。 要求：一定的壓力、要求：一定的壓力、 射程和錐角；噴油迅速，射程和錐角；噴油迅速， 停油干脆。停油干脆。 2 2、形式、形式: :

20、孔式、軸針式孔式、軸針式 1 1、工作原理、工作原理 油壓彈簧力，油壓彈簧力， 針閥抬起針閥抬起 噴油；噴油； 油壓彈簧力，油壓彈簧力， 針閥落座針閥落座 停噴。停噴。 2 2、調(diào)整、調(diào)整 旋擰螺母旋擰螺母 二、噴油器工作原理二、噴油器工作原理 及調(diào)整及調(diào)整 1、孔式噴油嘴孔式噴油嘴特點(diǎn)特點(diǎn) l孔數(shù)多、孔徑小、孔數(shù)多、孔徑小、 射程遠(yuǎn)，適用射程遠(yuǎn)，適用直直 噴式燃燒室；噴式燃燒室； l易堵塞，加工困易堵塞，加工困 難。難。 2、軸針式軸針式噴油嘴特點(diǎn)噴油嘴特點(diǎn) l噴孔一個(gè)且大，易噴孔一個(gè)且大，易 加工，適用加工，適用分隔式分隔式 燃燒室燃燒室 l延伸軸針可控制噴延伸軸針可控制噴 孔斷面，改善噴

21、油孔斷面，改善噴油 特性特性 l自潔作用好，不易自潔作用好，不易 堵塞堵塞 2. 2. 考察燃油噴射，主要有兩類特性指標(biāo)，即考察燃油噴射，主要有兩類特性指標(biāo)，即 噴油特性噴油特性和和噴霧特性噴霧特性。 噴油特性噴油特性是是噴油系統(tǒng)高壓油路中的行為噴油系統(tǒng)高壓油路中的行為， 包括包括噴油開始時(shí)間噴油開始時(shí)間、噴油持續(xù)期噴油持續(xù)期、噴油速率噴油速率變變 化和化和噴油壓力噴油壓力等。等。 噴霧特性噴霧特性是是燃油噴入燃燒室后的行為燃油噴入燃燒室后的行為，主，主 要包括要包括貫穿距離貫穿距離、噴霧錐角噴霧錐角和和噴霧粒徑噴霧粒徑以及以及油油 束中燃油濃度束中燃油濃度等。等。 異常異常 1 1） 主主

22、是指從噴油泵開始供油直至噴油器是指從噴油泵開始供油直至噴油器 停止噴油的過程。整個(gè)噴射過程占停止噴油的過程。整個(gè)噴射過程占1515。 。-40 -40 。 。曲 曲 軸轉(zhuǎn)角。軸轉(zhuǎn)角。 圖圖9.7 1 1）噴射延遲階段）噴射延遲階段 （從供油始點(diǎn)到（從供油始點(diǎn)到 噴油始點(diǎn)）噴油始點(diǎn)） -噴油始點(diǎn)滯后噴油始點(diǎn)滯后 于供油始點(diǎn)于供油始點(diǎn) -存在供油提前存在供油提前 角和噴油提前角角和噴油提前角 圖圖9.7 u 供油提前角供油提前角：指在壓縮行程中噴油泵開始供油：指在壓縮行程中噴油泵開始供油 的瞬時(shí)到活塞上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角，它能夠進(jìn)行檢的瞬時(shí)到活塞上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角，它能夠進(jìn)行檢 查和調(diào)整。查和調(diào)整。 u

23、 噴油提前角噴油提前角：指在壓縮行程中噴油器開始噴油：指在壓縮行程中噴油器開始噴油 的瞬時(shí)到活塞上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角，它對(duì)燃燒過程的瞬時(shí)到活塞上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角，它對(duì)燃燒過程 有直接影響。有直接影響。 u 噴油延遲角噴油延遲角：供油提前角和噴油提前角之差。：供油提前角和噴油提前角之差。 -主要影響因素主要影響因素 l A A 高壓油管特性參數(shù)；高壓油管特性參數(shù)； l B B 噴油器針閥的啟閥壓力；噴油器針閥的啟閥壓力； l C C 柴油機(jī)的工況；柴油機(jī)的工況； l D D 噴油器出油閥和噴油器針閥的結(jié)構(gòu)噴油器出油閥和噴油器針閥的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)。特點(diǎn)。 2 2）主要噴射階段）主要噴射階段（從噴油始點(diǎn)到噴油

24、器端壓（從噴油始點(diǎn)到噴油器端壓 力開始急劇下降為止。）力開始急劇下降為止。） -燃油是在不斷升高的壓力下噴入氣缸的；燃油是在不斷升高的壓力下噴入氣缸的； -啟閥壓力啟閥壓力是指噴油器針閥開啟時(shí)的燃油壓是指噴油器針閥開啟時(shí)的燃油壓 力；力； -本階段的長短本階段的長短主要取決于柴油機(jī)負(fù)荷主要取決于柴油機(jī)負(fù)荷，負(fù)，負(fù) 荷愈大，本階段愈長。荷愈大，本階段愈長。 3 3）噴射結(jié)束階段噴射結(jié)束階段（從噴油器端壓力開始急劇下降（從噴油器端壓力開始急劇下降 到噴油終點(diǎn)為止。）到噴油終點(diǎn)為止。） -由于噴油泵的回油孔打開和出油閥減壓容積的由于噴油泵的回油孔打開和出油閥減壓容積的 作用，泵端壓力帶動(dòng)噴油器端壓力

25、急劇下降。作用，泵端壓力帶動(dòng)噴油器端壓力急劇下降。 -當(dāng)噴油器端壓力低于針閥開始?jí)毫r(shí)，針閥開當(dāng)噴油器端壓力低于針閥開始?jí)毫r(shí)，針閥開 始下降。始下降。 -由于噴油壓力下降，燃油霧化變差。由于噴油壓力下降，燃油霧化變差。 -噴油結(jié)束階段應(yīng)干脆、迅速。噴油結(jié)束階段應(yīng)干脆、迅速。 2 2） u 供油速率供油速率 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角單位凸輪軸轉(zhuǎn)角( (或單位時(shí)間或單位時(shí)間) )由噴油泵由噴油泵 供入高壓油路中的燃油量稱供入高壓油路中的燃油量稱供油速率供油速率。 u 噴油速率噴油速率 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角單位凸輪軸轉(zhuǎn)角( (或單位時(shí)間或單位時(shí)間) )由噴油器由噴油器 噴入燃燒室內(nèi)的燃油量稱為噴入燃燒室內(nèi)的燃油量

26、稱為噴油速率噴油速率 。 u 供油規(guī)律供油規(guī)律 供油速率隨凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱供油速率隨凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱 為為供油規(guī)律供油規(guī)律。 u 噴油規(guī)律噴油規(guī)律 噴油速率隨凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱噴油速率隨凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱 為為噴油規(guī)律噴油規(guī)律。 圖圖9-8 一、兩者之間的聯(lián)系一、兩者之間的聯(lián)系 噴油規(guī)律由供油規(guī)律決噴油規(guī)律由供油規(guī)律決 定。定。 二、兩者之間的不同二、兩者之間的不同 噴油規(guī)律與供油規(guī)律之噴油規(guī)律與供油規(guī)律之 間存在明顯的不同。間存在明顯的不同。 二、兩者之間的不同二、兩者之間的不同 u 始點(diǎn)始點(diǎn) 始點(diǎn)一般差別始點(diǎn)一般差別8。 。-12。 u 持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間 噴油持

27、續(xù)時(shí)間較供油持續(xù)時(shí)間長。 噴油持續(xù)時(shí)間較供油持續(xù)時(shí)間長。 u 速率速率 最大噴油速率比最大供油速率低。最大噴油速率比最大供油速率低。 兩者的差別主要原因兩者的差別主要原因 (P218) (1) 燃油的可壓縮性燃油的可壓縮性 (2) 壓力波傳播滯后壓力波傳播滯后 (3) 壓力波動(dòng)壓力波動(dòng) (4) 高壓容積變化高壓容積變化 異常異常 u 正常正常 一個(gè)工作循環(huán)，針閥只啟閉一次，針閥升程一個(gè)工作循環(huán)，針閥只啟閉一次，針閥升程 曲線呈梯形，高壓油管中剩余壓力基本相同。曲線呈梯形，高壓油管中剩余壓力基本相同。 u 異常異常 二次噴射、斷續(xù)噴射、隔次噴射、滴油、穴二次噴射、斷續(xù)噴射、隔次噴射、滴油、穴 蝕

28、蝕 a)a)正常噴射正常噴射 b)b)二次噴射二次噴射 c)c)斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射 d)d)隔次噴射隔次噴射 圖圖9-9 概念概念 在噴油泵供油結(jié)束噴油器針閥落座后又第二在噴油泵供油結(jié)束噴油器針閥落座后又第二 次開啟形成再次噴射的現(xiàn)象，又稱次開啟形成再次噴射的現(xiàn)象，又稱重復(fù)噴射重復(fù)噴射。 危害危害 使噴油持續(xù)期延長，后燃嚴(yán)重，排溫升高，使噴油持續(xù)期延長，后燃嚴(yán)重，排溫升高， 零部件過熱，經(jīng)濟(jì)性降低。零部件過熱，經(jīng)濟(jì)性降低。第二次噴射由于壓力第二次噴射由于壓力 低，低，導(dǎo)致霧化不良，排氣冒黑煙，噴孔積碳堵塞。導(dǎo)致霧化不良，排氣冒黑煙，噴孔積碳堵塞。 A-測(cè)量噴油器針閥的升程曲線（最可靠）。測(cè)量噴油

29、器針閥的升程曲線（最可靠）。 B-管理中可通過燃油消耗率增大、排溫高、管理中可通過燃油消耗率增大、排溫高、 噴孔結(jié)碳等加以判斷。噴孔結(jié)碳等加以判斷。 噴油泵突然停止供油時(shí)，泵端壓力由于回油噴油泵突然停止供油時(shí)，泵端壓力由于回油 突然滯止而上升，當(dāng)大于針閥壓力時(shí)，針閥又重突然滯止而上升，當(dāng)大于針閥壓力時(shí)，針閥又重 新開啟。（液壓沖擊）新開啟。（液壓沖擊） 噴油器噴孔部分堵塞、出油閥減壓作噴油器噴孔部分堵塞、出油閥減壓作 用減弱、高壓油管內(nèi)徑和長度變大或剛性變用減弱、高壓油管內(nèi)徑和長度變大或剛性變 小、噴油啟閥壓力過低、高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷等。小、噴油啟閥壓力過低、高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷等。 一般中、低速機(jī)正常工作

30、不應(yīng)發(fā)生二一般中、低速機(jī)正常工作不應(yīng)發(fā)生二 次噴射。次噴射。二次噴射易發(fā)生在高速、大負(fù)荷二次噴射易發(fā)生在高速、大負(fù)荷 工況。工況。 概念概念 概念概念 每循環(huán)供油量不均勻的現(xiàn)象。其極端情況是每循環(huán)供油量不均勻的現(xiàn)象。其極端情況是 間歇噴射（也稱隔次噴射）。間歇噴射（也稱隔次噴射）。 危害危害 使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，甚至造成低速而自動(dòng)停使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，甚至造成低速而自動(dòng)停 車，由于二次供油一次噴油，可能造成燃燒粗暴。車，由于二次供油一次噴油，可能造成燃燒粗暴。 發(fā)生時(shí)間及場(chǎng)合發(fā)生時(shí)間及場(chǎng)合 多發(fā)生在柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或噴油設(shè)備偶件過多發(fā)生在柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或噴油設(shè)備偶件過 度磨損時(shí)。度磨損時(shí)。 噴射

31、系統(tǒng)中的穴蝕破壞出現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)與燃油接噴射系統(tǒng)中的穴蝕破壞出現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)與燃油接 觸的金屬表面上。觸的金屬表面上。 機(jī)理機(jī)理 在一定容積內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)時(shí)，由于出在一定容積內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)時(shí)，由于出 現(xiàn)極低的壓力（低于燃油的蒸汽壓）而形成氣泡，現(xiàn)極低的壓力（低于燃油的蒸汽壓）而形成氣泡， 隨后壓力迅速升高使氣泡爆裂而產(chǎn)生沖擊波，這隨后壓力迅速升高使氣泡爆裂而產(chǎn)生沖擊波，這 種沖擊波多次作用于金屬表面，一段時(shí)間后，金種沖擊波多次作用于金屬表面，一段時(shí)間后，金 屬表面會(huì)出現(xiàn)小坑并不斷發(fā)展，稱為屬表面會(huì)出現(xiàn)小坑并不斷發(fā)展，稱為穴蝕穴蝕。 危害危害 穴蝕會(huì)嚴(yán)重影響到噴射系統(tǒng)的工作可靠穴蝕會(huì)嚴(yán)重影響到噴射系統(tǒng)的

32、工作可靠 性和使用壽命。性和使用壽命。 霧化過程霧化過程 燃油的霧化燃油的霧化指燃油噴入燃燒室內(nèi)后被粉碎分散指燃油噴入燃燒室內(nèi)后被粉碎分散 為細(xì)小液滴的過程。為細(xì)小液滴的過程。 霧化作用霧化作用 可以增加與周圍空氣接觸的蒸發(fā)表面積，加速可以增加與周圍空氣接觸的蒸發(fā)表面積，加速 從空氣中吸熱過程和油滴的汽化過程，對(duì)混合氣的從空氣中吸熱過程和油滴的汽化過程，對(duì)混合氣的 形成有重要的作用。形成有重要的作用。 油束的形成油束的形成 燃油在噴油泵中被壓縮后，在高壓紊流狀態(tài)燃油在噴油泵中被壓縮后，在高壓紊流狀態(tài) 下從噴油器的噴孔噴入燃燒室內(nèi)，燃油在高速流下從噴油器的噴孔噴入燃燒室內(nèi)，燃油在高速流 動(dòng)中，被

33、粉碎成液滴，有大小不同的液滴組成油動(dòng)中，被粉碎成液滴，有大小不同的液滴組成油 束。束。 油束射程油束射程(又稱為又稱為貫穿距離貫穿距離) L 噴霧錐角噴霧錐角 油束的最大寬度油束的最大寬度 B 圖圖9-12 p （1）噴油壓力噴油壓力 噴油壓力噴油壓力霧化細(xì)度霧化細(xì)度、霧化均勻度霧化均勻度 霧霧 化質(zhì)量化質(zhì)量、油束射程油束射程、錐角錐角 。 但過大，會(huì)使燃燒過程粗暴，冒黑煙和結(jié)炭。但過大，會(huì)使燃燒過程粗暴，冒黑煙和結(jié)炭。 p（2）噴孔構(gòu)造）噴孔構(gòu)造 噴孔直徑噴孔直徑油束錐角油束錐角、霧化細(xì)度霧化細(xì)度、射程射程 ；噴孔長度直徑比增大時(shí)，射程；噴孔長度直徑比增大時(shí)，射程 。 （3）燃油品質(zhì)）燃油品

34、質(zhì) 粘度和密度增加時(shí)，霧化困難。采用低質(zhì)粘度和密度增加時(shí)，霧化困難。采用低質(zhì) 燃油時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高噴油壓力。燃油時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高噴油壓力。 9.2.2 燃燒室與混合氣的形成燃燒室與混合氣的形成 柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn)柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn) 缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室 柴油機(jī)的混合氣形成方式柴油機(jī)的混合氣形成方式 柴油粘度較大，不宜揮發(fā)，必須借助噴油設(shè)備柴油粘度較大，不宜揮發(fā)，必須借助噴油設(shè)備 （噴油泵和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了（噴油泵和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了 的時(shí)刻，通過高壓以細(xì)小的油滴形式噴入氣缸，與的時(shí)刻，通過高壓以細(xì)小的油滴形式噴入氣缸，與 高溫

35、高壓的熱空氣混合，經(jīng)過一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備，高溫高壓的熱空氣混合，經(jīng)過一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備， 然后著火燃燒。故柴油機(jī)是采用然后著火燃燒。故柴油機(jī)是采用內(nèi)部混合的方式形內(nèi)部混合的方式形 成可燃混合氣。成可燃混合氣。 u 采用內(nèi)部混合的方式形成可燃混合氣采用內(nèi)部混合的方式形成可燃混合氣 柴油機(jī)可燃混合氣的形成時(shí)間極為短促，這就柴油機(jī)可燃混合氣的形成時(shí)間極為短促，這就 給柴油機(jī)中柴油與空氣的良好混合和完全燃燒帶來給柴油機(jī)中柴油與空氣的良好混合和完全燃燒帶來 很大困難。而且噴油與燃燒重疊，出現(xiàn)邊燃燒，邊很大困難。而且噴油與燃燒重疊，出現(xiàn)邊燃燒，邊 噴油，邊混合的情況。因此混合氣形成過程很復(fù)雜。噴油，邊混合

36、的情況。因此混合氣形成過程很復(fù)雜。 u 混合氣形成過程很復(fù)雜混合氣形成過程很復(fù)雜 柴油機(jī)由于難以實(shí)現(xiàn)噴入氣缸的柴油與空氣的柴油機(jī)由于難以實(shí)現(xiàn)噴入氣缸的柴油與空氣的 完全均勻混合，因此要求空氣對(duì)燃料的比例一般比完全均勻混合，因此要求空氣對(duì)燃料的比例一般比 汽油機(jī)大。汽油機(jī)大。過量空氣系過量空氣系數(shù)通常在標(biāo)準(zhǔn)工況下都數(shù)通常在標(biāo)準(zhǔn)工況下都大于大于 1 1，一般在一般在1.15-2.201.15-2.20范圍內(nèi)范圍內(nèi)。 u 要求空氣對(duì)燃料的比例較大要求空氣對(duì)燃料的比例較大 柴油機(jī)混合氣形成方式從原理上來分，有柴油機(jī)混合氣形成方式從原理上來分，有空空 間霧化混合間霧化混合和和油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合兩種

37、。兩種。 空間霧化混合空間霧化混合 油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 將燃油噴向燃燒室空間，形成霧狀，霧狀油滴從高溫空氣將燃油噴向燃燒室空間，形成霧狀，霧狀油滴從高溫空氣 中吸熱蒸發(fā)并擴(kuò)散，與空氣形成混合氣。為了使混合均勻，要中吸熱蒸發(fā)并擴(kuò)散，與空氣形成混合氣。為了使混合均勻，要 求噴出的燃油與燃燒室形狀配合，并利用燃燒室中空氣的運(yùn)動(dòng)求噴出的燃油與燃燒室形狀配合，并利用燃燒室中空氣的運(yùn)動(dòng) 與其混合，如圖（與其混合，如圖（a a）所示。）所示。 將大部分燃油噴到燃燒室壁面上將大部分燃油噴到燃燒室壁面上，形成一層油膜，油膜受，形成一層油膜，油膜受 熱汽化蒸發(fā)，在燃燒室中強(qiáng)烈的渦流作用下，燃油蒸氣與空氣熱汽

38、化蒸發(fā)，在燃燒室中強(qiáng)烈的渦流作用下，燃油蒸氣與空氣 形成均勻的可燃混合氣。形成均勻的可燃混合氣。 在這一混合方在這一混合方 式中起主要作用的式中起主要作用的 因素是因素是燃燒室壁面燃燒室壁面 溫度溫度、空氣相對(duì)運(yùn)空氣相對(duì)運(yùn) 動(dòng)速度動(dòng)速度和和油膜厚度油膜厚度。 圖圖9.16 燃油的燃油的噴霧特性噴霧特性對(duì)混合起決定性的作用對(duì)混合起決定性的作用 噴霧細(xì)、均勻。較多的油滴受熱蒸發(fā)，著火延遲噴霧細(xì)、均勻。較多的油滴受熱蒸發(fā)，著火延遲 期內(nèi)形成大量的可燃混合氣，燃燒初期期內(nèi)形成大量的可燃混合氣，燃燒初期放熱率過放熱率過 大，壓力急劇升高，工作粗暴，大，壓力急劇升高，工作粗暴，NOx排放高排放高。 空間霧

39、化混合特點(diǎn)：空間霧化混合特點(diǎn)： 如果減小著火延遲期內(nèi)混合氣生成量，則勢(shì)必造成如果減小著火延遲期內(nèi)混合氣生成量，則勢(shì)必造成 大量燃油在著火后的高溫高壓下蒸發(fā)混合，容易因大量燃油在著火后的高溫高壓下蒸發(fā)混合，容易因 空氣不足而裂解成炭煙?？諝獠蛔愣呀獬商繜?。 空間霧化混合方式有空間霧化混合方式有較高的熱效率較高的熱效率，但炭煙、，但炭煙、NOx 和燃燒噪聲均較高。和燃燒噪聲均較高。 空間霧化混合特點(diǎn)：空間霧化混合特點(diǎn)： 油膜蒸發(fā)混合特點(diǎn)：油膜蒸發(fā)混合特點(diǎn)： 油膜蒸發(fā)混合的指導(dǎo)思想是利用油膜蒸發(fā)混合的指導(dǎo)思想是利用燃油蒸發(fā)速率燃油蒸發(fā)速率控控 制混合氣生成速率，燃燒室制混合氣生成速率，燃燒室壁面溫

40、度壁面溫度和和空氣旋流空氣旋流起起 了主要作用。了主要作用。 油膜受熱蒸發(fā)所需時(shí)間要比細(xì)小油滴長得多，加油膜受熱蒸發(fā)所需時(shí)間要比細(xì)小油滴長得多，加 之燃燒室壁溫控制較低，使之燃燒室壁溫控制較低，使油膜蒸發(fā)混合方式生成油膜蒸發(fā)混合方式生成 的混合氣量遠(yuǎn)小于空間霧化方式。的混合氣量遠(yuǎn)小于空間霧化方式。 隨燃燒進(jìn)行，在高溫和火焰輻射作用下，油膜蒸隨燃燒進(jìn)行，在高溫和火焰輻射作用下，油膜蒸 發(fā)加速，使混合氣生成速度加快。發(fā)加速，使混合氣生成速度加快。 大部分燃料是在蒸發(fā)后以氣體狀態(tài)與空氣或高溫大部分燃料是在蒸發(fā)后以氣體狀態(tài)與空氣或高溫 燃?xì)饨佑|，可以燃?xì)饨佑|，可以避免空間霧化混合時(shí)常有的液態(tài)避免空間霧

41、化混合時(shí)常有的液態(tài) 燃油高溫裂解問題，使炭煙特別是大顆粒炭煙排燃油高溫裂解問題，使炭煙特別是大顆粒炭煙排 放降低。放降低。 油膜蒸發(fā)混合特點(diǎn)：油膜蒸發(fā)混合特點(diǎn)： 1) 渦流渦流 2) 擠流擠流 3) 湍流湍流 4) 滾流滾流 1) 渦流渦流 根據(jù)形成方法的不同，渦流分為根據(jù)形成方法的不同，渦流分為進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流和和 壓縮渦流壓縮渦流。 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流 壓縮渦流壓縮渦流 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流 在進(jìn)氣過程中形成的繞汽缸軸線旋轉(zhuǎn)的有組在進(jìn)氣過程中形成的繞汽缸軸線旋轉(zhuǎn)的有組 織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱為織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流。圖。圖9.17、9.18 壓縮渦流壓縮渦流 在渦流室燃燒室中，氣體在進(jìn)氣過

42、程中在渦流室燃燒室中，氣體在進(jìn)氣過程中 并不產(chǎn)生渦流，而在壓縮過程中由主燃燒室并不產(chǎn)生渦流，而在壓縮過程中由主燃燒室 經(jīng)連通道進(jìn)入渦流室，形成壓縮渦流。經(jīng)連通道進(jìn)入渦流室，形成壓縮渦流。 2) 擠流擠流 在壓縮過程中，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸在壓縮過程中，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸 內(nèi)的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此內(nèi)的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此 產(chǎn)生產(chǎn)生擠壓渦流擠壓渦流，稱為，稱為擠流擠流。 P225 圖圖9.19 3) 湍流湍流 在汽缸中在汽缸中 形成的無規(guī)則的小尺度氣流運(yùn)動(dòng)形成的無規(guī)則的小尺度氣流運(yùn)動(dòng) 稱為稱為湍流湍流。 4) 滾流滾流 在進(jìn)氣過程中形成的繞垂直于汽缸軸

43、線的在進(jìn)氣過程中形成的繞垂直于汽缸軸線的 有組織的空氣旋流稱為有組織的空氣旋流稱為滾流滾流。 直噴式燃燒室直噴式燃燒室 分隔式燃燒室分隔式燃燒室 1 1）直噴式燃燒室）直噴式燃燒室 直噴式燃燒室直噴式燃燒室根據(jù)活塞頂部的深淺分為根據(jù)活塞頂部的深淺分為半開式半開式 燃燒室和燃燒室和開式開式燃燒室。下圖為有代表性的各種直噴燃燒室。下圖為有代表性的各種直噴 式燃燒室的形狀。式燃燒室的形狀。 (a) 淺盆形淺盆形 (b) 形形 (c)擠流口形擠流口形 (d)球形球形 圖9-24 a.a.形狀簡單，易于加工形狀簡單，易于加工 b.b.結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小 c.c.噴射霧化質(zhì)量高，易于

44、噴射霧化質(zhì)量高，易于 啟動(dòng)啟動(dòng) d.d.噴射開始形成混合氣多，噴射開始形成混合氣多， 工作較粗暴，排氣煙度、工作較粗暴，排氣煙度、 NOxNOx高，噪音、振動(dòng)、機(jī)高，噪音、振動(dòng)、機(jī) 械負(fù)荷大械負(fù)荷大 e.e.噴壓要求高噴壓要求高 f.f.空間混合為主空間混合為主 a.a.與淺盆形近似。與淺盆形近似。 b. 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流更強(qiáng)，更強(qiáng)， 使經(jīng)濟(jì)性、啟動(dòng)使經(jīng)濟(jì)性、啟動(dòng) 性更好。性更好。 c. 空間混合為主空間混合為主 a.a.工作柔和、輕聲、工作柔和、輕聲、 低煙、低低煙、低NOxNOx b.b.較高的動(dòng)力性和經(jīng)較高的動(dòng)力性和經(jīng) 濟(jì)性；濟(jì)性； c.c.冷起動(dòng)困難冷起動(dòng)困難 d.d.噴壓要求較高噴壓

45、要求較高 e.油膜蒸發(fā)油膜蒸發(fā)為主為主 目前已很少單獨(dú)使用目前已很少單獨(dú)使用 2 2）分隔式燃燒室）分隔式燃燒室 分隔式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分隔式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分隔式燃燒室分隔式燃燒室 分隔式燃燒室的類型分隔式燃燒室的類型 a.a.副室為球形，用于副室為球形，用于 形成渦流形成渦流 b.b.上半部鑄在缸蓋內(nèi)，上半部鑄在缸蓋內(nèi)， 下半部用耐熱鋼鑲下半部用耐熱鋼鑲 入入 c.c.通道為切向通道為切向 d.d.副室占總?cè)紵颐娓笔艺伎側(cè)紵颐?積積50-8050-80 圖9.29 a.a.副室用耐熱鋼單副室用耐熱鋼單 獨(dú)制成鑲?cè)敫咨w，獨(dú)制成鑲?cè)敫咨w， 占總?cè)紵颐娣e占總?cè)紵颐娣e 35%-4535%

46、-45 b.b.有幾個(gè)小通道有幾個(gè)小通道 c.c.混合氣的形成靠混合氣的形成靠 壓縮紊流壓縮紊流 d.d.工作更柔和。工作更柔和。 圖9.27（C） 燃燒過程的優(yōu)化燃燒過程的優(yōu)化9.3 燃燒優(yōu)化過程的基本原則燃燒優(yōu)化過程的基本原則 燃燒過程的優(yōu)化原則燃燒過程的優(yōu)化原則 影響燃燒過程的因素影響燃燒過程的因素 柴油的性質(zhì)柴油的性質(zhì) 負(fù)荷負(fù)荷 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 供油提前角（或噴油提前角）供油提前角（或噴油提前角） 廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（EGR） 壓縮比壓縮比 活塞材料的影響活塞材料的影響 噴油規(guī)律的影響噴油規(guī)律的影響 運(yùn)轉(zhuǎn)方面因素運(yùn)轉(zhuǎn)方面因素 結(jié)構(gòu)方面因素結(jié)構(gòu)方面因素 （一）柴油的自燃性（一）柴油的自燃性

47、 是評(píng)定柴油自燃性好壞的指標(biāo)，對(duì)是評(píng)定柴油自燃性好壞的指標(biāo)，對(duì) 燃燒過程也有一定影響。燃燒過程也有一定影響。十六烷值越高，著火性十六烷值越高，著火性 越好越好。著火性好的柴油，使著火延遲期縮短，柴。著火性好的柴油，使著火延遲期縮短，柴 油機(jī)工作柔和。油機(jī)工作柔和。 一、柴油的性質(zhì)一、柴油的性質(zhì) 柴油的蒸發(fā)性柴油的蒸發(fā)性 蒸發(fā)性好，有利于混合氣形成，改善了燃燒蒸發(fā)性好，有利于混合氣形成，改善了燃燒 過程。但是，燃料蒸發(fā)過快，則在著火延遲期內(nèi)形過程。但是，燃料蒸發(fā)過快，則在著火延遲期內(nèi)形 成的混合氣量過多，柴油機(jī)工作粗暴。車用柴油機(jī)成的混合氣量過多，柴油機(jī)工作粗暴。車用柴油機(jī) 的柴油的柴油餾程餾程

48、為為200-300200-300。 一、柴油的性質(zhì)一、柴油的性質(zhì) 餾程餾程（Distillation range）：油品在規(guī)定條件下蒸餾）：油品在規(guī)定條件下蒸餾 所得到的，以所得到的，以初餾點(diǎn)初餾點(diǎn)和和終餾點(diǎn)終餾點(diǎn)表示其蒸發(fā)特征的溫度表示其蒸發(fā)特征的溫度 范圍。餾程是評(píng)定液體燃料蒸發(fā)性的最重要的質(zhì)量指范圍。餾程是評(píng)定液體燃料蒸發(fā)性的最重要的質(zhì)量指 標(biāo)。它既能說明液體燃料的沸點(diǎn)范圍，又能判斷油品標(biāo)。它既能說明液體燃料的沸點(diǎn)范圍，又能判斷油品 組成中輕重組分的大體含量組成中輕重組分的大體含量 初餾點(diǎn)初餾點(diǎn)（initial boiling point）：油品在規(guī)定條件下進(jìn)）：油品在規(guī)定條件下進(jìn) 行餾

49、程測(cè)定中，當(dāng)?shù)谝坏卫淠簭睦淠鞯哪┒寺湎滦叙s程測(cè)定中，當(dāng)?shù)谝坏卫淠簭睦淠鞯哪┒寺湎?的一瞬間所記錄的溫度，的一瞬間所記錄的溫度，以以表示表示。 終餾點(diǎn)終餾點(diǎn)（final boiling point）油品在規(guī)定條件下進(jìn)行）油品在規(guī)定條件下進(jìn)行 餾程測(cè)定中，其最后階段所記錄的最高溫度，餾程測(cè)定中，其最后階段所記錄的最高溫度，以以表表 示。示。 1 1負(fù)荷負(fù)荷 柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法是是“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”，即空氣，即空氣 量基本上不隨負(fù)荷變化，而只調(diào)節(jié)循環(huán)供油量。負(fù)量基本上不隨負(fù)荷變化，而只調(diào)節(jié)循環(huán)供油量。負(fù) 荷增大，循環(huán)供油量也增大，過量空氣系數(shù)減小，荷增大，循環(huán)供油量也增大

50、，過量空氣系數(shù)減小， 單位容積內(nèi)混合氣燃燒放出的熱量增加，使缸內(nèi)溫單位容積內(nèi)混合氣燃燒放出的熱量增加，使缸內(nèi)溫 度上升，縮短著火延遲期，但度上升，縮短著火延遲期，但燃燒過程延長燃燒過程延長，從而，從而 降低了燃燒效率降低了燃燒效率，柴油機(jī)的工作粗暴。，柴油機(jī)的工作粗暴。（P234） 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 轉(zhuǎn)速升高時(shí)，由于散熱損失和活塞環(huán)的漏氣損轉(zhuǎn)速升高時(shí)，由于散熱損失和活塞環(huán)的漏氣損 失減小，使壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力增高；失減小，使壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力增高； 轉(zhuǎn)速升高也會(huì)使噴油壓力提高，改善燃油的霧化轉(zhuǎn)速升高也會(huì)使噴油壓力提高，改善燃油的霧化 和燃燒。和燃燒。 這

51、些都使得以秒為單位的著火落后期縮短，而以這些都使得以秒為單位的著火落后期縮短，而以 曲軸轉(zhuǎn)角為單位的著火延遲期則有可能縮短，也曲軸轉(zhuǎn)角為單位的著火延遲期則有可能縮短，也 可能延長可能延長 轉(zhuǎn)速過高，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角加大，充氣效轉(zhuǎn)速過高，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角加大，充氣效 率下降，燃燒變差。率下降，燃燒變差。 轉(zhuǎn)速過低，空氣運(yùn)動(dòng)減弱，混合氣質(zhì)量變差。轉(zhuǎn)速過低，空氣運(yùn)動(dòng)減弱，混合氣質(zhì)量變差。 。 2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 一般來說，轉(zhuǎn)速過高或過低時(shí)，都會(huì)使燃燒熱一般來說，轉(zhuǎn)速過高或過低時(shí)，都會(huì)使燃燒熱 效率降低。效率降低。轉(zhuǎn)速過高轉(zhuǎn)速過高時(shí)，燃燒所占的曲軸

52、轉(zhuǎn)角加大，時(shí)，燃燒所占的曲軸轉(zhuǎn)角加大， 充氣效率下降，熱效率下降充氣效率下降，熱效率下降；轉(zhuǎn)速過低轉(zhuǎn)速過低時(shí)，空氣時(shí)，空氣渦渦 流減弱，噴油壓力下降，使混合氣質(zhì)量變差流減弱，噴油壓力下降，使混合氣質(zhì)量變差，熱效熱效 率也會(huì)下降。率也會(huì)下降。 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 供油提前角供油提前角過大過大，噴油時(shí)氣缸內(nèi)溫度、壓力較，噴油時(shí)氣缸內(nèi)溫度、壓力較 低，低，著火落后期較長著火落后期較長，壓力升高率和最大爆發(fā)壓力，壓力升高率和最大爆發(fā)壓力 增大，導(dǎo)致柴油機(jī)工作粗暴，增大，導(dǎo)致柴油機(jī)工作粗暴，NOxNOx的排放量增加。過的排放量增加。過 早燃燒還會(huì)增加壓縮負(fù)功

53、，降低柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和早燃燒還會(huì)增加壓縮負(fù)功，降低柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和 動(dòng)力性。動(dòng)力性。 3 3供油提前角（或噴油提前角）供油提前角（或噴油提前角） 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 供油提前角過小供油提前角過小，則燃油不能在上止點(diǎn)附近，則燃油不能在上止點(diǎn)附近 及時(shí)燃燒，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性也不利，及時(shí)燃燒，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性也不利， 微粒的排放也會(huì)增加。過遲燃燒還會(huì)使燃燒溫度微粒的排放也會(huì)增加。過遲燃燒還會(huì)使燃燒溫度 升高，散熱損失增加。升高，散熱損失增加。 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 3 3供油提前角（或噴油提前角）供油提前角（或噴油提前

54、角） 對(duì)于每一種工況，均有一個(gè)最佳的供油提前角，對(duì)于每一種工況，均有一個(gè)最佳的供油提前角， 此時(shí)在負(fù)荷及轉(zhuǎn)速不變的前提下，功率最高此時(shí)在負(fù)荷及轉(zhuǎn)速不變的前提下，功率最高,有效燃有效燃 油消耗率最低。油消耗率最低。但為了兼顧降低但為了兼顧降低NOx的排放量和燃的排放量和燃 燒噪聲的需要，一般調(diào)節(jié)供油提前角略小于最佳的燒噪聲的需要，一般調(diào)節(jié)供油提前角略小于最佳的 供油提前角。供油提前角。 3 3供油提前角（或噴油提前角）供油提前角（或噴油提前角） 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)已得到了較多的實(shí)際應(yīng)用（主要在已得到了較多的實(shí)際應(yīng)用（主要在 轎車柴油機(jī)中），

55、它是指將一部分已燃的廢氣再次轎車柴油機(jī)中），它是指將一部分已燃的廢氣再次 引入引入 燃燒室內(nèi)參加燃燒。燃燒室內(nèi)參加燃燒。 4 4廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（EGREGR） 廢氣再循環(huán)可能由簡單的機(jī)構(gòu)來控制，也可以廢氣再循環(huán)可能由簡單的機(jī)構(gòu)來控制，也可以 與電控噴射系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更精確、更理想的控與電控噴射系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更精確、更理想的控 制。制。 二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素 通過廢氣再循環(huán)降低了燃燒過程中的工質(zhì)溫度，通過廢氣再循環(huán)降低了燃燒過程中的工質(zhì)溫度， 從而有效的控制了從而有效的控制了NOxNOx的生成，降低了的生成，降低了NOxNOx的排放量。的排放量。 由于它實(shí)際上降低了過量空氣系數(shù)，會(huì)對(duì)完善、由于它實(shí)際上降低了過量空氣系數(shù)，會(huì)對(duì)完善、 及時(shí)的燃燒產(chǎn)生不利的影響。及時(shí)的燃燒產(chǎn)生不利的影響。 從而也會(huì)使碳煙的排放量增多，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性變從而也會(huì)使碳煙的排放量增多，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性變 差，特別是在高速、高負(fù)荷的工況下更是如此。差，特別是在高速、高負(fù)荷的工況下更是如此。 因此，僅在低速、低負(fù)荷的一定范圍內(nèi)，才在因此，僅在低速、低負(fù)荷的一定范圍內(nèi)，才在 進(jìn)氣中摻入一定量的廢氣。進(jìn)氣中摻入一定量的廢氣。 廢氣再循環(huán)的特點(diǎn)廢氣再循環(huán)的特點(diǎn) 壓縮比較大時(shí)，壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力都比較高，使壓