汽車發(fā)動機原理柴油機混合氣形成與燃燒PPT課件

1、知識目標1 1了解柴油機混合氣的形成方式。2 2掌握柴油機的燃燒過程以及影響因素。3 3掌握各種不正常的燃油噴射現(xiàn)象。4 4了解柴油機各種燃燒室的特點第1頁/共111頁能力目標1.1.能夠分析柴油機混合氣形成特點。2.2.能夠分析柴油機正常燃燒過程在不同階段的燃燒特點。3.3.綜合運用知識給出控制柴油機燃燒過程的主要措施。第2頁/共111頁柴油機燃燒過程柴油機燃燒過程混合氣的形成和燃燒室混合氣的形成和燃燒室燃油噴射和霧化燃油噴射和霧化燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素2021-11-26本章主要內容本章主要內容第3頁/共111頁燃燒過程的特點1. 高壓噴油在氣缸內形成可燃混合氣2. 壓縮自燃

2、。燃燒必須具備的條件1. 可燃混合氣必須具有一定的溫度2. 可燃混合氣必須在一定的濃度范圍內第4頁/共111頁6.1 6.1 柴油機的燃燒過程第5頁/共111頁二、燃燒過程二、燃燒過程各階段劃分：1：著火延遲期 2：緩燃期3：速燃期4：補燃期D D 最高溫度最高溫度 C C最高壓力最高壓力A A開始噴油開始噴油B B開始著火開始著火E E 燃燒結束燃燒結束 6.1 柴油機的燃燒過程第6頁/共111頁 （一）（一） 著火延遲期著火延遲期 （滯燃期A-B ） A 噴油嘴針閥打開向缸高壓噴油。 此時，缸內溫度雖已遠遠超過柴油的自燃溫度 （可達 400400800 800 ） ，但并不馬上著火。 6.

3、1 柴油機的燃燒過程第7頁/共111頁 6.1 柴油機的燃燒過程第8頁/共111頁 B 缸內壓力脫離壓縮線開始急驟增高。 一般時間：0.00070.003 s；對應的曲軸轉角稱為著火延遲角 盡管著火延遲期 很短，但卻對燃燒過程、尤其是柴油機的燃燒過程影響很大，因此十分重要。 6.1 柴油機的燃燒過程第9頁/共111頁著火延遲期長短會明顯影響階段噴油量和預制混合氣量的多少，從而影響柴油機的燃燒特性、動力性愛那個、經濟性、排放特性以及噪聲振動，必須精確控制。在燃料十六烷值一定的情況下，影響著火延遲期長短的主要因素是燃燒室內的溫度和壓力。 6.1 柴油機的燃燒過程第10頁/共111頁2021-11-

4、26溫度與壓力對著火延遲期的影響。 6.1 柴油機的燃燒過程第11頁/共111頁 6.1 柴油機的燃燒過程第12頁/共111頁（二）（二） 速燃期速燃期 B BC C B 點開始著火，壓力急驟增高，接近等容燃燒。 持續(xù)噴油，即隨噴隨燃。C 最高壓力點。 為表示BC階段壓力升高的急驟程度，引入概念壓力升高率： Mpa/degCA pp3m ax2323ppp 6.1 柴油機的燃燒過程第13頁/共111頁 ， 運動部件沖擊載荷 ，工作粗暴，柴油機壽命 ； 過急的壓力升高會導致溫度明顯升高，使Nox生成量明顯增加。 ， 做功不利，柴油機性能 兼顧運轉平穩(wěn)性， 不宜超過0.40.5MPa/（），為抑制

5、Nox生成， 應更低。ppm axpmaxppp 6.1 柴油機的燃燒過程第14頁/共111頁速燃期如何控制壓力升高率速燃期如何控制壓力升高率 縮短著火延遲期時間縮短著火延遲期時間 減少著火延遲期內噴入的燃油量減少著火延遲期內噴入的燃油量你能想出哪些方法？你能想出哪些方法？燃料（十六烷值）；壓縮比；進氣增壓；燃料（十六烷值）；壓縮比；進氣增壓；預熱；選用不同的噴油器等預熱；選用不同的噴油器等 6.1 柴油機的燃燒過程第15頁/共111頁 6.1 柴油機的燃燒過程第16頁/共111頁 （三）（三） 緩燃期緩燃期 C CD DD 最高溫度點。 17002000 K。放熱量達7080%。 D點一般在

6、上止點后2035曲軸轉角處出現(xiàn)。 噴油在此階段停止，V ，p ，接近等壓燃燒。廢氣量 ，氧氣、燃油量 燃燒 。maxTTD 6.1 柴油機的燃燒過程第17頁/共111頁 最高壓力出現(xiàn)在上止點后最高壓力出現(xiàn)在上止點后10151015，柴油機最高，柴油機最高壓力點出現(xiàn)的位置與哪些因素有關？壓力點出現(xiàn)的位置與哪些因素有關？噴油提前角；著火延遲期和速燃期的長短。噴油提前角；著火延遲期和速燃期的長短。 6.1 柴油機的燃燒過程第18頁/共111頁 6.1 柴油機的燃燒過程第19頁/共111頁 （四）（四） 補燃期補燃期 D DE E E 放熱量達9599%。 補燃期在膨脹過程中。 補燃期 ， ，動力性

7、，冷卻水溫度 ，排氣溫度 ，排放差。teb 6.1 柴油機的燃燒過程第20頁/共111頁所以，應盡量減少補燃。柴油機由于隨噴隨燃，所以，應盡量減少補燃。柴油機由于隨噴隨燃，混合時間短，補燃要比汽油機嚴重?；旌蠒r間短，補燃要比汽油機嚴重。高速、高負荷下由于過量空氣系數(shù)小，混合氣形高速、高負荷下由于過量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒時間更短，后燃更為嚴重。成和燃燒時間更短，后燃更為嚴重。 6.1 柴油機的燃燒過程第21頁/共111頁 6.1 柴油機的燃燒過程第22頁/共111頁柴油機燃燒放熱規(guī)律三要素 燃燒放熱始點燃燒放熱始點 燃燒放熱持續(xù)時間燃燒放熱持續(xù)時間 燃燒放熱率規(guī)律燃燒放熱率規(guī)律 6.1

8、柴油機的燃燒過程第23頁/共111頁理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制n 放熱始點的位置要保證最大燃燒壓力出現(xiàn)在上放熱始點的位置要保證最大燃燒壓力出現(xiàn)在上止點后止點后12151215；n 通過柴油機噴油提前角的變化以及著火落后期通過柴油機噴油提前角的變化以及著火落后期長短來加以調控。長短來加以調控。 6.1 柴油機的燃燒過程第24頁/共111頁三三 影響著火延遲期影響著火延遲期 的因素的因素i 6.1 柴油機的燃燒過程第25頁/共111頁（三）（三） 噴油提前角噴油提前角 影響最大的因素影響最大的因素 雖然噴油時的壓力較高，但著火時刻推遲,使燃燒 ， 所以， 有一個使 i 為最小的 。 高速時: 10

9、15 degCA 低速時: 510 degCA 一 般: = 510 degCA cpTciiminimin 6.1 柴油機的燃燒過程第26頁/共111頁（四）（四） 轉速轉速N Nn n 漏氣、散熱損失 ， ；噴油壓力 霧化 ；氣流運動 蒸發(fā) 混合氣形成好轉 。但n n 著火延遲角 pcTcii 6.1 柴油機的燃燒過程第27頁/共111頁（六）（六） 增壓增壓 增壓增壓 ， pcTci（五）（五） 十六烷值十六烷值 十六烷值十六烷值 柴油的自燃性柴油的自燃性 缸內缸內p，T大時，影響不大；大時，影響不大； 缸內缸內p，T小時小時 。i 6.1 柴油機的燃燒過程第28頁/共111頁第2 2節(jié)

10、 柴油機的燃油噴射與霧化第29頁/共111頁供油系統(tǒng)和噴射過程供油系統(tǒng)和噴射過程1.1.柴油機供油系統(tǒng)柴油機供油系統(tǒng)l大、中型車采用泵-管-嘴供油系統(tǒng)；l輕型車采用分配式噴油泵供油系統(tǒng)6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第30頁/共111頁典型供油系統(tǒng)的組成 油箱 輸油泵 濾油器 低壓油管 噴油泵 高壓油管 噴油器(噴油嘴)油箱輸油泵濾油器低壓油管噴油泵高壓油管噴油器(噴油嘴)6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第31頁/共111頁n 噴油泵：定時定量經高壓油管向各缸的噴油器周期性的供給高壓燃油。n噴油器：將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機燃燒室，使燃油霧化成微細的油粒，并按一定的要求適當?shù)姆植荚谌紵覂取?/p>

11、2021-11-266.2 柴油機的燃油噴射與霧化第32頁/共111頁n噴油器2021-11-266.2 柴油機的燃油噴射與霧化第33頁/共111頁孔式噴嘴 主要用于直噴式燃燒室中。 孔數(shù): 15個， = 0.250.8 mm。 霧化好，但易阻塞?？讛?shù)越少，霧化越好，但也易阻塞。 軸針式噴嘴 主要用于分隔式燃燒室中。 = 13 mm，通道間隙 = 0.0250.05 mm。 霧化差，但有自潔作用，不易阻塞。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第34頁/共111頁n噴油嘴的流通特性噴孔有效流通截面積與針閥升程的關系噴孔有效流通截面積與針閥升程的關系6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第35頁/共111頁n噴

12、油泵的節(jié)流作用柱塞式噴油泵工作過程 柱塞上行，使噴油泵內壓力升高，當壓力升高到一定值時，克服噴油泵上方出油閥彈簧預緊力和高壓油管內的殘余油壓，頂開出油閥，通過高壓油管向噴油器供油。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第36頁/共111頁上行過程中，2點過了4點之后，打開回油口，使泵內油壓下降。當泵內油壓小于出油閥彈簧預緊力和高壓油管內的殘余油壓力時，出油閥落座，噴油停止。 下行過程中2點過了4點之后，回油停止，重新進油。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第37頁/共111頁噴油泵的節(jié)流作用理論上 （不存在節(jié)流）上行當3點與5點重合時，才開始供油。當2點與4點重合時，即開始回油，停止供油。6.2 柴油機的

13、燃油噴射與霧化第38頁/共111頁山東交通學院n實際上 （存在節(jié)流） 上行過程 當3點不到5點時，由于通道小，節(jié)流，已經開始供油。 關閉進油口時 供油提前。 當2點過了4點以后，通道小，節(jié)流，才開始回油，停止供油。 開啟回油口時 供油持續(xù)。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第39頁/共111頁2021-11-26所以，由于節(jié)流作用，實際供油比理論供油時間長，供油量大。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第40頁/共111頁n 噴油泵速度特性噴油泵油量控制機構（齒條或拉桿）位置固定，循環(huán)供油量隨噴油泵轉速變化的關系稱為噴油泵的速度特性。 n 節(jié)流作用 循環(huán)供油時間 循環(huán)供油量 g 6.2 柴油機的燃油噴射

14、與霧化第41頁/共111頁n 車用的適應性車用 ： 希望n g (v ) Me (例如: 低速大負荷工況)噴油泵速度特性 ： n g Me 因此，噴油泵速度特性不適合于車用,必須進行校正。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第42頁/共111頁n 噴油泵速度特性校正 出油閥校正 可變減壓容積和可變減壓作用措施：尾部4條錐形槽，尺寸向閥頂逐減；出油閥減壓環(huán)帶凸緣與出油閥座內孔有不同間隙；出油閥開節(jié)流小孔 結果：n 節(jié)流作用 g Me 6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第43頁/共111頁2021-11-266.2 柴油機的燃油噴射與霧化第44頁/共111頁 調速器校正 n b Me （ 在發(fā)動機特性中介紹

15、）6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第45頁/共111頁2021-11-26n 噴射過程 從噴油泵開始供油直至噴油器停止噴油的過程。整個噴油過程在全負荷工況下約占1540曲軸轉角。整個噴射過程分為三個階段：噴射延遲階段主噴射階段噴油結束階段6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第46頁/共111頁供油始點供油始點A噴油始點噴油始點B噴油器端壓力急降噴油器端壓力急降C噴油器針閥完全落座噴油器針閥完全落座D噴射延遲階段噴射延遲階段主噴射階段主噴射階段噴射結束階段噴射結束階段噴油時間由柱塞有效行程噴油時間由柱塞有效行程噴噴油油器器端端壓壓力力噴噴油油泵泵端端壓壓力力6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第47頁/共11

16、1頁噴油規(guī)律單位時間（或曲軸轉角）的噴油量隨時間（或曲軸轉角）的變化規(guī)律。噴油規(guī)律影響放熱規(guī)律，放熱規(guī)律影響動力性、經濟性和排放。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第48頁/共111頁幾何供油規(guī)律與噴油規(guī)律p 幾何供油規(guī)律：油泵凸輪每轉一度 （或每秒） 噴油泵供入高壓油管的燃油量 ml/degPA ml/degPA或ml/s ml/s 隨噴油泵凸輪軸轉角 （或時間 t t ）的變化關系。p 噴油規(guī)律：油泵凸輪每轉一度 （或每秒） 噴油器噴入燃燒室內的燃油量 ml/degPA ml/degPA或ml/s ml/s 隨噴油泵凸輪軸轉角 （或時間 t t ）的變化關系。幾何供油規(guī)律與噴油規(guī)律不同6.2

17、柴油機的燃油噴射與霧化第49頁/共111頁兩者差別的主要原因n燃油的可壓縮性 燃油在低壓時可視為不可壓縮流體，但是高壓（30200MPa）時必須考慮其可壓縮性，高壓系統(tǒng)中壓力變化較大。n壓力波傳播滯后 雖然壓力波傳播速度高達12001400m/s，仍有明顯的相位差，1米高壓油管在發(fā)動機轉速為3000r/min，相位差達到10曲軸轉角。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第50頁/共111頁n壓力波動 高壓系統(tǒng)中壓力波傳播速度高的反復反射和疊加會造成噴油規(guī)律和供油規(guī)律在形狀上產生差異。n高壓容積變化 油管的彈性變形以及出油閥和針閥兩個彈性系統(tǒng)的影響造成高壓容積發(fā)生變化。高壓系統(tǒng)壓力變化越大，管子內徑越

18、大，管路越長，容積變化越大。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第51頁/共111頁異常噴射現(xiàn)象a.二次噴射b.斷續(xù)噴射c.隔次噴射d.氣穴與穴蝕6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第52頁/共111頁二次噴射定義：噴射終了噴油器針閥落座以后,在壓力波動的影響下再次升起噴油的現(xiàn)象. 原因：高壓油管內壓力波引起。 危害：噴射時間 +噴油壓力 霧化不良，燃燒不完全，補燃嚴重，排污 ，炭煙 ，零件過熱。發(fā)動機高轉速、高負荷下容易發(fā)生。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第53頁/共111頁減少二次噴射的方法 減少高壓油管容積，增加高壓油管剛度， 減少噴孔直徑 增加出油閥的減壓容積6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第54頁

19、/共111頁斷續(xù)噴射主要發(fā)生在低速低負荷工況 噴油時間正常，但某一瞬時噴油泵的供油量小于從噴油嘴噴出的燃油量，針閥在噴射過程中周期性跳動。針閥運動次數(shù)越多，噴油嘴易磨損。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第55頁/共111頁 原因：低速、尤其是怠速時，油壓不足，壓不開針閥。下一循環(huán)時油壓聚足，壓開針閥噴射。 危害：怠速運轉不穩(wěn)定； 限制了最低穩(wěn)定車速。隔次噴射6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第56頁/共111頁氣穴與穴蝕 瞬間某一部位高壓油路中的壓力接近于零壓時，會產生油和空氣的氣泡。稱為氣穴。氣泡在隨后的高壓下爆裂，氣泡的連續(xù)產生和爆裂會引起油管壓力在主噴射后高頻波動，對金屬表面形成沖擊，這種現(xiàn)象

20、多次出現(xiàn)會導致疲勞損壞，稱為穴蝕。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第57頁/共111頁n 燃料的噴霧噴霧的作用噴霧的作用只有當燃料與空氣充分接觸，形成可燃混合氣時，才有可能燃燒。接觸面積越大，可燃混合氣越多，燃燒越完善。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第58頁/共111頁噴霧特性噴霧特性p 油束射程L并不一定越大越好，這要根據(jù)混合氣形成的機理與燃燒室形狀具體分析。L 燃料噴到壁面上多 空間混合氣太稀。L 燃料集中 混合氣分布不均勻,空氣利用 。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第59頁/共111頁p 噴霧錐角 反映油束的緊密程度?？资絿娮?油束松散，粒細。軸針式噴嘴 油束緊密，粒粗。p 霧化質量（霧化

21、特性）細度 油滴平均直徑，油滴平均直徑越小，霧化細：霧化好均勻度 油滴最大直徑和油滴平均直徑，均勻： 霧化好粒細均勻度好，粒粗均勻度差。6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第60頁/共111頁6.2 柴油機的燃油噴射與霧化第61頁/共111頁第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第62頁/共111頁1. 空間霧化 將燃料噴在燃燒室空間使之成為霧狀，再利用空氣運動達到充分混合。 特點: 對燃料噴霧要求高 （采用多孔噴嘴） 燃燒易于完全，經濟性好。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第63頁/共111頁ppmax但初期空間分布燃料多，燃燒迅速 工作粗暴。對空氣運動要求不高 后期燃料易被早期燃燒產物包圍，高溫裂解

22、排氣冒煙。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第64頁/共111頁2. 油膜蒸發(fā) （M過程） 空間霧化型混合氣蒸發(fā)方式要求將燃料盡量噴在燃燒室空間，而油膜蒸發(fā)型混合氣蒸發(fā)方式則有意將燃料噴在燃燒室壁面上，使之成為薄薄的一層油膜附著在燃燒室壁面上，只有一小部分燃料分布在燃燒室空間。經燃燒室壁面和燃燒加熱，邊蒸發(fā)，邊混合，邊燃燒。初期蒸發(fā)、燃燒慢，后期蒸發(fā)、燃燒迅速 （先緩后急）。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第65頁/共111頁特點:1 對燃料噴霧要求不高 （采用單、雙孔噴嘴），對空氣運動要求高。2 放熱先緩后急 p，pm ax噪聲小，經濟性較好。3 但低速性能不好，冷起動困難。對進氣道、燃料供給

23、系統(tǒng)和燃燒室結構參數(shù)之間的配合要求很高，制造工藝要求嚴格。 工作柔和，第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第66頁/共111頁2021-11-26第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第67頁/共111頁n柴油機燃燒室 柴油機混合氣的形成和燃燒都是在燃燒室進行，時間非常短，要使發(fā)動機具有良好的性能，不但要有良好的燃料噴射系統(tǒng)，較高的燃料噴霧質量，還必須有與燃料噴射配合恰當?shù)娜紵倚螤詈蜌饬鬟\動。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第68頁/共111頁柴油機燃燒室按結構形式可分為 直接噴射式 分割噴射式2021-11-26第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第69頁/共111頁（一） 直噴式燃燒室結構特點：結構特

24、點：位于活塞頂部，具有統(tǒng)一空間的燃燒室位于活塞頂部，具有統(tǒng)一空間的燃燒室1.開式開式 中、大型，中、低速船舶、發(fā)電用柴油機，不組中、大型，中、低速船舶、發(fā)電用柴油機，不組織進氣渦流，空間霧化型混合氣蒸發(fā)方式。織進氣渦流，空間霧化型混合氣蒸發(fā)方式。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第70頁/共111頁2. 半開式 中、小型，中、高速車用柴油機 （1 1） 型 （2 2） 球型 （3 3） 復合式 （ U U型 ）第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第71頁/共111頁直噴半開式燃燒室主要用于中、小型，中、高速車用直噴半開式燃燒室p 型燃燒室型燃燒室混合氣形成方式：空間霧化。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃

25、燒室第72頁/共111頁，油束射程 燃油噴在燃燒室局部空間，空氣利用率 。，油束射程，氣流運動 燃油噴在燃燒室壁面上，霧化差。6 . 04 . 0DdkdDkDdk 型燃燒室主要結構參數(shù)其中 dk 燃燒室喉口直徑； D 汽缸直徑第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第73頁/共111頁 空氣利用率 ，散熱面積 燃燒好。 所以， 希望 盡可能大。85. 075. 0ckVVVVkcVVkc其中 Vk 燃燒室容積； Vc活塞位于上止點時壓縮容積 第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第74頁/共111頁（1 1） 長型多孔(3(35 5 個) )噴嘴，孔徑 d = 0.250.4mm mm 。 針閥開啟壓力

26、19.6 Mpa 19.6 Mpa ，噴霧夾角 140160 （2 2）i i 工作粗暴。（3 3） 1.3， 大 空氣利用率 空氣停留時間 NOx NOx （4 4） 結構簡單，散熱面積 ，冷起動性好，經濟性好。 型燃燒室主要特點第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第75頁/共111頁p 半開式球形燃燒室混合氣形成方式：油膜蒸發(fā)。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第76頁/共111頁半開式球形燃燒室主要特點 螺旋進氣道，進氣渦流強； 采用單孔噴嘴=0.50.7mm，或雙孔噴嘴=0.30.4mm。噴嘴與汽缸蓋平面成70夾角，沿順氣流方向噴射； 由于油膜的隔熱作用，缸壁溫度合適，200350。第3 3

27、節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第77頁/共111頁半開式球形燃燒室主要特點 值較小， =1.1左右，空氣利用率 ； 工作平穩(wěn)、柔和，噪聲小。經濟性、動力性較好； 冷起動性和低速性差，排污嚴重； 缸徑D不可太大，一般在140mm內。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第78頁/共111頁p 復合型（U）燃燒室混合氣形成方式：油膜蒸發(fā)+空間霧化。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第79頁/共111頁半開式燃燒室的空氣運動n進氣渦流進氣渦流n擠壓渦流擠壓渦流第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第80頁/共111頁n進氣渦流使進氣氣流相對于氣缸中心產生一個力，形成渦流 切向進氣道 螺旋進氣道第3 3節(jié) 混合氣的形成及

28、燃燒室第81頁/共111頁（二）分隔式燃燒室（二）分隔式燃燒室主要用于高速柴油機。結構特點: 整個燃燒室分隔成兩個空間，主燃燒室設于活塞頂部，副燃燒室位于汽缸蓋內，中間用通道連接。燃油噴入副燃燒室內。根據(jù)氣流運動方式分為： 渦流室和預燃室第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第82頁/共111頁n渦流室型渦流室型結構特點副燃燒室呈球形，與主燃燒室通過相切的孔道相通。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第83頁/共111頁%8050ckVV燃燒室容積渦流室容積%5 .31活塞頂面積通道截面積n渦流室型渦流室型第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第84頁/共111頁工作原理 壓縮過程 ：活塞壓迫空氣經過通道流入

29、渦流室，在渦流室中形成強烈的、有組織的壓縮渦流，渦流流速隨轉速的提高而增高。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第85頁/共111頁燃燒過程：渦流室中噴油后，由于離心力作用，燃油被帶到燃燒室外圍，部分燃油附著在壁面上，在通道口附近首先著火。在強烈的渦流作用下，燃燒產物 （ 密度小于空氣 ） 被卷向渦流室中央，將新鮮空氣擠向渦流室外圍，形成良好的熱混合。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第86頁/共111頁渦流室中混合氣著火后，渦流室中的壓力、溫度迅速升高，燃油、空氣、混合氣和火焰一起經過通道高速噴向主燃燒室，壁面附近的濃混合氣首先從渦流室中噴出。在活塞頂部開有淺的導流槽，形成強烈的燃燒渦流，即二次渦

30、流，加速混合氣的形成與燃燒。2021-11-26第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第87頁/共111頁主要特點 采用軸針式噴嘴 = 1 mm，針閥開啟壓力 9.812 Mpa 。 渦流強 空氣利用率 （ = 1.11.3 ）。 n 渦流強度 高速性 壓縮渦流、燃燒渦流使后期放熱大 工作柔和、平穩(wěn)，噪 聲小。 相對散熱面積 ，節(jié)流損失 經濟性 ，冷起動性 。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第88頁/共111頁n預燃式燃燒室預燃式燃燒室結構特點主燃燒室與副燃燒室相通的孔道主燃燒室與副燃燒室相通的孔道個數(shù)多，截面積小，產生壓縮個數(shù)多，截面積小，產生壓縮紊流。噴油器安裝在預流室中，紊流。噴油器安裝在預流

31、室中，燃油逆燃油逆進入預流室的氣流進入預流室的氣流方向方向噴射噴射。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第89頁/共111頁n預燃式燃燒室預燃式燃燒室%4020ckVV燃燒室容積預燃室容積%7 . 025. 0活塞頂面積通道截面積第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第90頁/共111頁n預燃式燃燒室預燃式燃燒室工作原理壓縮過程：活塞壓迫空氣經過通道流入預燃室，在預燃室中形成強烈的壓縮紊流，轉速越高，紊流越強。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第91頁/共111頁燃燒過程：壓縮紊流將一部分燃燒過程：壓縮紊流將一部分小顆粒的燃油吹向預燃室上部，小顆粒的燃油吹向預燃室上部，并在那里首先著火?；旌蠚庵⒃谀抢锸?/p>

32、先著火。混合氣著火后，預燃室中的壓力、溫度火后，預燃室中的壓力、溫度迅速升高。下部已預熱的燃油、迅速升高。下部已預熱的燃油、空氣、混合氣和火焰一起經過空氣、混合氣和火焰一起經過通道高速噴向主燃燒室。通道高速噴向主燃燒室。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第92頁/共111頁2021-11-26在主燃燒室中形成強烈在主燃燒室中形成強烈的燃燒紊的燃燒紊流，加速燃油的霧化和混合氣的流，加速燃油的霧化和混合氣的形成與燃燒。低速時經通道進入形成與燃燒。低速時經通道進入預燃室的氣流不足以將燃油吹起，預燃室的氣流不足以將燃油吹起，一部分燃油穿透氣流噴向主燃燒一部分燃油穿透氣流噴向主燃燒室，使主燃燒室中初期燃燒

33、的油室，使主燃燒室中初期燃燒的油量增多，壓力升高率增大，工作量增多，壓力升高率增大，工作粗暴，噪聲增大。粗暴，噪聲增大。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第93頁/共111頁主要特點主要特點（1）采用軸針式噴嘴，針閥開啟壓力）采用軸針式噴嘴，針閥開啟壓力7.812.8 MPa。（2）紊流強）紊流強混合氣形成改善混合氣形成改善 。（3）節(jié)流作用大）節(jié)流作用大高速時，工作更加柔和、平穩(wěn)，噪高速時，工作更加柔和、平穩(wěn)，噪聲更小。聲更小。（4）低速性時易工作粗暴，噪聲大。）低速性時易工作粗暴，噪聲大。（5）相對散熱面積）相對散熱面積，節(jié)流損失，節(jié)流損失經濟性經濟性。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第94

34、頁/共111頁n 不同燃燒室性能對比不同燃燒室性能對比直噴式燃燒室直噴式燃燒室分隔式燃燒室分隔式燃燒室開式開式半開式半開式渦流室渦流室預燃室預燃室混合氣形成方混合氣形成方式式空間霧化空間霧化空間霧化空間霧化兩段混合兩段混合兩段混合兩段混合空氣運動空氣運動進氣渦流無或進氣渦流無或弱弱進氣渦流擠壓進氣渦流擠壓渦流較強渦流較強壓縮渦流壓縮渦流二次渦流二次渦流壓縮渦流壓縮渦流燃燒渦流燃燒渦流噴油器噴油器孔式（孔式（612）孔式（孔式（46）軸針式軸針式軸針式軸針式燃料霧化燃料霧化要求高要求高要求較高要求較高要求較低要求較低要求較低要求較低啟動啟動容易容易較容易較容易難難最難最難對燃料適應性對燃料適應性

35、差差較差較差較好較好好好第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第95頁/共111頁2021-11-26n 不同燃燒室性能對比不同燃燒室性能對比直噴式燃燒室直噴式燃燒室分隔式燃燒室分隔式燃燒室開式開式半開式半開式渦流室渦流室預燃室預燃室Pme高高較高較高較低較低低低be190210240235275245290NOx高高較高較高低低低低PM較低較低高高 低低 低低HC較低較低高高 低低 低低燃燒噪聲燃燒噪聲最高最高較高較高低低最低最低適應轉速適應轉速=1500=4000=5000=3500第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第96頁/共111頁2021-11-26n 不同燃燒室性能對比不同燃燒室性能對比在

36、缸徑大于在缸徑大于200mm，轉速小于，轉速小于1000r/min的重型汽車、大型的重型汽車、大型增壓柴油機上采用開式燃燒室；增壓柴油機上采用開式燃燒室；中、輕型車目前主要是渦流室和半開式燃燒室；中、輕型車目前主要是渦流室和半開式燃燒室；預燃室常用于要求噪聲特別低的礦井、游艇等特殊場合。預燃室常用于要求噪聲特別低的礦井、游艇等特殊場合。第3 3節(jié) 混合氣的形成及燃燒室第97頁/共111頁第第4 4節(jié)節(jié) 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素第98頁/共111頁燃油噴射氣流運動燃燒室形狀配合第99頁/共111頁 柴油機燃燒過程的要求之間是矛盾的n 為提高經濟性，希望有較大的過量空氣系數(shù)，升功率降低，導致動力性下降；n 為保證在上止點附近迅速燃燒，以提高動力性，但會影響工作平穩(wěn)性，產生工作粗暴；n 降低有害物NOxNOx排放，增加了微粒的排放和經濟性下降第第4 4節(jié)節(jié) 燃燒過程的影響因素燃燒過程的影響因素第100頁/共111頁1、負荷柴油機進入氣缸的空氣量基本不隨負荷變化，只調節(jié)循環(huán)供油量，所以負荷調節(jié)為“質調節(jié)”。二、影響燃燒過程的運轉因素第第4 4節(jié)節(jié) 燃燒過程的影響因素燃燒過