第八章柴油機(jī)燃燒(與汽油機(jī)對比)

1、n第一節(jié)第一節(jié) 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程 n第二節(jié)第二節(jié) 放熱規(guī)律放熱規(guī)律n第三節(jié)第三節(jié) 燃油噴霧燃油噴霧n第四節(jié)第四節(jié) 柴油機(jī)柴油機(jī)混合氣形成混合氣形成n第五節(jié)第五節(jié) 柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室目的與要求：目的與要求：要求全面掌握柴油機(jī)燃燒過程、燃燒特點(diǎn)、放要求全面掌握柴油機(jī)燃燒過程、燃燒特點(diǎn)、放熱規(guī)律分析、混合氣的形成、燃燒室特點(diǎn)等有熱規(guī)律分析、混合氣的形成、燃燒室特點(diǎn)等有關(guān)問題；關(guān)問題；掌握供油、供氣（缸內(nèi)氣流）、燃燒室（相關(guān)掌握供油、供氣（缸內(nèi)氣流）、燃燒室（相關(guān)結(jié)構(gòu)）與內(nèi)燃機(jī)工況的匹配關(guān)系；結(jié)構(gòu)）與內(nèi)燃機(jī)工況的匹配關(guān)系；清楚柴油機(jī)、汽油機(jī)燃燒過程及其燃燒特性的清楚柴油機(jī)、汽油機(jī)燃燒

2、過程及其燃燒特性的差別。差別。1. 會針對不同的油品、燃燒組織方式進(jìn)行分析。會針對不同的油品、燃燒組織方式進(jìn)行分析。n一一.燃燒過程燃燒過程n二二.燃燒階段劃分燃燒階段劃分n三三.影響著火延遲期的因素影響著火延遲期的因素n目的與要求：目的與要求：n1. 對柴油機(jī)從燃料起噴到燃燒結(jié)束整個燃燒過程對柴油機(jī)從燃料起噴到燃燒結(jié)束整個燃燒過程有一個很清晰的構(gòu)圖，對燃燒階段劃分、各階段有一個很清晰的構(gòu)圖，對燃燒階段劃分、各階段對性能的影響、影響各階段的因素有明確的認(rèn)識對性能的影響、影響各階段的因素有明確的認(rèn)識n2. 掌握影響著火延遲期的因素掌握影響著火延遲期的因素1著火延遲著火延遲活塞活塞接近上止點(diǎn)接近上

3、止點(diǎn)T=450550p=3p=34MPa4MPa噴油器高壓高速噴油噴油器高壓高速噴油壓力壓力20150MPa霧狀油束結(jié)構(gòu)霧狀油束結(jié)構(gòu)油束由百萬計(jì)的細(xì)微油滴組成油束由百萬計(jì)的細(xì)微油滴組成油滴油滴d=5150m霧化、蒸發(fā)霧化、蒸發(fā)擴(kuò)散、混合擴(kuò)散、混合物理準(zhǔn)備物理準(zhǔn)備先期氧化先期氧化、局部火核局部火核化學(xué)準(zhǔn)備化學(xué)準(zhǔn)備預(yù)先混合好的可燃混合氣（上階段噴入的一部分）預(yù)先混合好的可燃混合氣（上階段噴入的一部分）20%總量總量在空燃比、壓力、溫度以及流速等條件合適處瞬間、多點(diǎn)迅速燃燒，瞬間、多點(diǎn)迅速燃燒，壓力壓力(溫度溫度)迅速上升迅速上升量量=預(yù)混合量預(yù)混合量=f(著火延遲期、著火延遲期、)瞬時燃燒速度瞬時

4、燃燒速度(放熱率放熱率)遠(yuǎn)高于汽油機(jī)遠(yuǎn)高于汽油機(jī)影響影響pzmax、p/高高最高最高燃燒速度燃燒速度本階段結(jié)束處，燃燒速本階段結(jié)束處，燃燒速度突然下降度突然下降( (上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后610A)A)，p p趨于最大，趨于最大，但但溫度依然在迅速上升溫度依然在迅速上升，未達(dá)到最高。，未達(dá)到最高。直接影響：直接影響：pzmax、p/、噪聲、經(jīng)濟(jì)性、噪聲、經(jīng)濟(jì)性w燃燒特征：該段放熱量燃燒特征：該段放熱量70%。由于溫度迅速提高，燃燒。由于溫度迅速提高，燃燒速度加快，有可能局部燃燒速度會再度回升，形成第二個速度加快，有可能局部燃燒速度會再度回升，形成第二個峰值點(diǎn)。峰值點(diǎn)。w活塞開始快速下移，缸內(nèi)壓力開始

5、下降。活塞開始快速下移，缸內(nèi)壓力開始下降。w該階段結(jié)束在上止點(diǎn)后該階段結(jié)束在上止點(diǎn)后2035AATzmax。此時總放熱量已。此時總放熱量已達(dá)達(dá)80%80%90% %。w燃燒速度（放熱率）取決于燃料蒸發(fā)、混合及擴(kuò)散找氣的燃燒速度（放熱率）取決于燃料蒸發(fā)、混合及擴(kuò)散找氣的速度（物理過程）速度（物理過程）相對相對緩慢的擴(kuò)散燃燒緩慢的擴(kuò)散燃燒在著火延遲期在著火延遲期預(yù)混合的混合預(yù)混合的混合氣迅速燃燒結(jié)氣迅速燃燒結(jié)束束10 10 A燃燒速度燃燒速度突然變慢突然變慢噴射噴射霧化霧化蒸發(fā)蒸發(fā)油找氣油找氣氣找油氣找油油氣混合油氣混合燃燃燒燒w后期不完全氧化燃燒后期不完全氧化燃燒w噴油后期噴入的油。霧化差；缸內(nèi)

6、空氣已噴油后期噴入的油。霧化差；缸內(nèi)空氣已少、并在外圍；活塞已經(jīng)下移，少、并在外圍；活塞已經(jīng)下移，T、P下降，下降，也不利于霧化、混合。也不利于霧化、混合。w部分燃燒階段形成的碳煙未能及時氧化部分燃燒階段形成的碳煙未能及時氧化w噴到燃燒室壁面上的油噴到燃燒室壁面上的油w部分高溫?zé)岱纸獾娜剂现匦潞铣煞艧岵糠指邷責(zé)岱纸獾娜剂现匦潞铣煞艧醱燃燒特點(diǎn)：燃燒特點(diǎn)：w燃燒速度很低，影響效率、排溫、傳熱、排放燃燒速度很低，影響效率、排溫、傳熱、排放w放熱量占總量的放熱量占總量的1020%nniii6360601.著火延遲期：影響整著火延遲期：影響整個燃燒情況。個燃燒情況。從效率與經(jīng)濟(jì)的從效率與經(jīng)濟(jì)的角度看，

7、燃燒起點(diǎn)應(yīng)在上止點(diǎn)前角度看，燃燒起點(diǎn)應(yīng)在上止點(diǎn)前5 10oCA（汽油機(jī)（汽油機(jī)12 15oCA，因?yàn)槌跞悸?，以保證因?yàn)槌跞悸?，以保證pzmax在上在上止點(diǎn)后止點(diǎn)后10 oCA柴油機(jī)著火延遲期（柴油機(jī)著火延遲期（4.218)*n/1000，一般，一般i=812，滯后時間滯后時間i=0.73ms（汽油機(jī)（汽油機(jī)n高，高，i=1020oCA） 從降低排放的角度燃燒起從降低排放的角度燃燒起點(diǎn)已經(jīng)在上止點(diǎn)后。點(diǎn)已經(jīng)在上止點(diǎn)后。CD(汽油機(jī)汽油機(jī)p/80%)CD汽油機(jī)汽油機(jī)Tzmax=17002500oC；Pmax上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后10 15oCA一般要求：一般要求：縮短緩燃期縮短緩燃期增加增加等容度、

8、減小等容度、減小初始膨脹比（等壓加熱）初始膨脹比（等壓加熱）提高提高循環(huán)熱效率。即循環(huán)熱效率。即緩燃期不要緩燃緩燃期不要緩燃。加快緩燃期燃燒速度的關(guān)鍵加快緩燃期燃燒速度的關(guān)鍵是加快是加快混合氣形成速率混合氣形成速率。CD柴油機(jī)燃燒時，空氣是過量的，柴油機(jī)燃燒時，空氣是過量的，只是混合不勻造成局部缺氧。只是混合不勻造成局部缺氧。解決措施：解決措施：（1）加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動，可以加速加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動，可以加速后燃期的混合氣形成和燃燒速度后燃期的混合氣形成和燃燒速度，而且會使碳煙及不完全燃燒成分加而且會使碳煙及不完全燃燒成分加速氧化。速氧化。（2）減少濕壁（減少濕壁（6區(qū)）油量區(qū)）油量（3）提高霧化質(zhì)

9、量）提高霧化質(zhì)量barKmsTpi,2100exp52. 302. 1psiRmsTpCNi,8360exp400271. 0386. 069. 0注意：注意：i長與工作粗長與工作粗暴（暴（預(yù)混量多）關(guān)預(yù)混量多）關(guān)系很大系很大 ，但，但并非必并非必然的單調(diào)關(guān)系！然的單調(diào)關(guān)系！w1）燃料）燃料（十六烷值高（十六烷值高化學(xué)穩(wěn)定差、熱分解嚴(yán)重。物理穩(wěn)化學(xué)穩(wěn)定差、熱分解嚴(yán)重。物理穩(wěn)定性定性影響蒸發(fā)性。粗暴影響蒸發(fā)性。粗暴w如果噴油提前角不變，燃油蒸發(fā)性變好如果噴油提前角不變，燃油蒸發(fā)性變好 i ，但粗暴性？但粗暴性？wa)缸內(nèi)溫度早缸內(nèi)溫度早期低、化學(xué)準(zhǔn)期低、化學(xué)準(zhǔn)備不夠；備不夠；wb)蒸發(fā)吸熱蒸發(fā)吸

10、熱預(yù)混合量預(yù)混合量abcw依然希望蒸發(fā)性依然希望蒸發(fā)性好好燃燒、經(jīng)濟(jì)燃燒、經(jīng)濟(jì)性、排放，粗暴性、排放，粗暴減小噴油提前減小噴油提前w2）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速ni粗暴度粗暴度；但但i，所以所以n，發(fā)動機(jī)要，發(fā)動機(jī)要增加噴油提前角。增加噴油提前角。w有沒有可能有沒有可能ni噴油提前角噴油提前角異常異常?冷起動時冷起動時w3）負(fù)荷高）負(fù)荷高壁溫高壁溫高i粗暴度粗暴度；冷起動時工作粗暴；冷起動時工作粗暴n一一.柴油機(jī)放熱規(guī)律柴油機(jī)放熱規(guī)律n二二.放熱規(guī)律的計(jì)算方法放熱規(guī)律的計(jì)算方法n三三.燃燒計(jì)算模型燃燒計(jì)算模型1.放熱規(guī)律三要素放熱規(guī)律三要素（1）燃燒放熱始點(diǎn)）燃燒放熱始點(diǎn)（2）放熱持續(xù)時期）放熱持續(xù)時期（3

11、）放熱率曲線的形狀）放熱率曲線的形狀CD（1）放熱規(guī)律始點(diǎn)）放熱規(guī)律始點(diǎn)在持續(xù)期和放熱率形狀不變在持續(xù)期和放熱率形狀不變的前提下，決定了放熱率中心的前提下，決定了放熱率中心效率、效率、pzmax、p/（2）放熱持續(xù)時期的長短）放熱持續(xù)時期的長短平均燃燒的快慢、等平均燃燒的快慢、等容燃燒比例容燃燒比例效率效率 排放排放（3）放熱規(guī)律形狀）放熱規(guī)律形狀前后放熱量的比例前后放熱量的比例噪聲噪聲（dp/d ）、振動、排放）、振動、排放 放熱曲線面心的位置放熱曲線面心的位置 效率。效率。傳熱作功內(nèi)能放熱ddQddWddUddQWB/ddQddWddUddQWB/11kpVTMCkRCMRTpV)(1nnnTMCdUnnnnnnnnnkVpVpkpVdTMCdU111111