汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第九章柴油機(jī)溷合氣的形成和燃燒ppt課件

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile第三篇第三篇 燃燒與排放燃燒與排放汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive I

2、ndustry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile第第9章章 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 9.19.1柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程 圖圖9.1 9.1 柴油機(jī)燃燒過程、噴油速率和放熱規(guī)律柴油機(jī)燃燒過程、噴油速率和放熱規(guī)律 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hu

3、bei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile1.1.著火延遲期著火延遲期 著火延遲期又稱為滯燃期、著火落后期，從燃油開始噴入燃燒室內(nèi)(A點(diǎn))至由于開始燃燒而引起壓力升高使壓力線明顯脫離壓縮線開始急劇上升(B點(diǎn)) i汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃

4、燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖9.2 溫度與壓力對(duì)著火延遲期的影響 著火延遲期長(zhǎng)短會(huì)明顯影響該階段噴油量和預(yù)制混合氣量的多少，從而影響柴油機(jī)的燃燒特性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排改特性以及噪聲振動(dòng)，必須精確控制。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油

5、機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.速燃期速燃期 壓力升高率 從提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的角度，希望dpd大一些 dpd過大會(huì)使柴油機(jī)工作粗暴，運(yùn)動(dòng)零部件受到過大沖擊載荷， 過急的壓力升高會(huì)導(dǎo)致溫度明顯升高，使氮氧化物生成量明顯增加。 為兼顧柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，dpd

6、不宜超過0.4MPa()，而為了抑制氮氧化物的生成，dpd還應(yīng)更低。BCBCppp汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.3.緩燃期緩燃期 特點(diǎn)：采取措施使后期噴入的燃油能及時(shí)得到足夠的空氣，盡可能

7、地加速混合氣的形成，保證迅速而完全的燃燒，從而提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的最高溫度可達(dá)2000K左右，一般在上止點(diǎn)后2035曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。 緩燃期不緩4. 4. 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute De

8、p. of Automobile9.1.2 9.1.2 柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律 1.燃燒放熱規(guī)律的定義 瞬時(shí)放熱速率是指在燃燒過程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)(或l曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi))燃燒的燃油所放出的熱量； 累積放熱百分比，是指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)供油量的比值。 瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱為燃燒放熱規(guī)律 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Autom

9、otive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖9.3 燃燒放熱規(guī)律 ddddddddwQWUQB汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Aut

10、omotive Industries Institute Dep. of Automobile2. 2. 柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律 1)放熱規(guī)律三要素 一般將燃燒放熱始點(diǎn)(相位)、放熱持續(xù)期和放熱率曲線的形狀稱為放熱規(guī)律三要素 2)理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制 放熱始點(diǎn)的位置要能保證最大燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后1215。柴油機(jī)通過噴油提前角的變化以及著火落后期長(zhǎng)短來加以調(diào)控。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)

11、學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 柴油機(jī)的噴油提前的調(diào)節(jié)規(guī)律是：要求轉(zhuǎn)速及負(fù)荷都提前 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of A

12、utomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 放熱持續(xù)期首先取決于噴油持續(xù)角的大小 影響放熱規(guī)律曲線形狀的因素比較復(fù)雜 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Instit

13、ute Dep. of Automobile9.29.2柴油機(jī)混合氣的形成原理柴油機(jī)混合氣的形成原理 9.2.19.2.1燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化 圖圖9.7 9.7 柱塞式噴油泵燃油供給系柱塞式噴油泵燃油供給系 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industrie

14、s Institute Dep. of Automobile 圖9.8 分配式噴油泵燃油供給系 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile噴油器 孔式噴油器 軸針式噴油器 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第

15、9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 圖9.12 不同噴油嘴的流通特性 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institu

16、te湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 2.噴射與霧化 1) 噴射過程 (1)噴射延遲階段 (2)主噴射階段 (3)噴油結(jié)束階段 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei A

17、utomotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 2)供油規(guī)律與噴油規(guī)律 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角(或單位時(shí)間)由噴油泵供入高壓油路中的燃油量稱供油速率；單位凸輪軸轉(zhuǎn)角(或單位時(shí)間)由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量稱為噴油速率 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei

18、 Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 兩者的差別主要原因 ： (1) 燃油的可壓縮性 (2) 壓力波傳播滯后 (3) 壓力波動(dòng) (4) 高壓容積變化 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries I

19、nstitute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3) 3) 異常噴射與穴蝕異常噴射與穴蝕 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 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Instit

20、ute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile4) 4) 噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特性與霧化質(zhì)量 油束射程(又稱為貫穿距離)L 噴霧錐角 油束的最大寬度 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei

21、Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 油束的霧化質(zhì)量指油束中液滴的細(xì)度和均勻度 平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布 粒徑分布則既表示了油粒大小又表示了其均勻程度 iiiindndSMD23汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automoti

22、ve Industries Institute Dep. of Automobile 1表示油粒細(xì)而勻；3為粗而勻；2則不均勻 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 噴油壓力、噴射背壓和噴孔直徑對(duì)噴

23、霧特性的影響噴油壓力、噴射背壓和噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile9.2.29.2.2燃燒室與混合氣形成燃燒室與混合氣形成 1.柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn)和方式柴油機(jī)的混合氣

24、形成特點(diǎn)和方式 1) 1) 空間霧化混合空間霧化混合 2) 2) 油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3) 3) 兩種混合方式的對(duì)比兩種混合方式的對(duì)比 空間霧化混合中，燃油

25、的噴霧特性對(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)，著火延遲期內(nèi)形成大量的可燃混合氣，燃燒初期放熱率過大，壓力急劇升高，工作粗暴，NOx排放高。 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，容易因空氣不足而裂解成炭煙。 空間霧化混合方式有較高的熱效率，但炭煙、NOx和燃燒噪聲均較高。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industr

26、ies Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 油膜蒸發(fā)混合的指導(dǎo)思想是利用燃油蒸發(fā)速率控制混合氣生成速率，燃燒室壁面溫度和空氣旋流起了主要作用。 油膜受熱蒸發(fā)所需時(shí)間要比細(xì)小油滴長(zhǎng)得多，加之燃燒室壁溫控制較低，使油膜蒸發(fā)混合方式在期內(nèi)生成的混合氣量遠(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)與空氣或高溫燃?xì)饨佑|，可以避免空間霧化混合時(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

27、排放降低。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 1) 渦流 (1) 進(jìn)氣渦流 (2)壓縮渦流 2)擠流 3) 湍流 4) 滾流 圖圖9.219.21切向氣道、螺旋氣道的

28、原理切向氣道、螺旋氣道的原理(a)(a)切向氣道；切向氣道；(b)(b)純螺旋氣道純螺旋氣道汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile圖9.22切向氣道、螺旋氣道的進(jìn)氣門出口處的速度分布 (a)切向氣道；

29、 (b)純螺旋氣道 渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比稱為渦流比 進(jìn)氣渦流比和壓縮終點(diǎn)時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)的渦流比的關(guān)系進(jìn)氣渦流比和壓縮終點(diǎn)時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)的渦流比的關(guān)系 22kcdD汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobi

30、le 圖9.23 擠流的形成 a)無進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流 b)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流 c)逆擠流 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.3.柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室 圖9.24各種直噴式燃燒室形

31、式 (a) 淺盆形 (b) 形 (c)擠流口形 (d)球形 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 淺盆形燃燒室的特點(diǎn) 形燃燒室的特點(diǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章

32、柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 屬于半開式燃燒室，在活塞頂部設(shè)有比較深的凹坑，其中形凹坑的中心凸起是為了幫助形成渦流以及排除氣流運(yùn)動(dòng)很弱的中心區(qū)域的空氣而設(shè)置的。 一般dkD為0.6左右，dkh1.53.5。采用46孔均布的多孔噴油器中央布置(四氣門時(shí))或偏

33、心布置(二氣門時(shí))，噴霧貫穿率一般為1.05。 空氣運(yùn)動(dòng)以進(jìn)氣渦流為主，擠流為輔。 進(jìn)氣渦流比介于最低的淺盤形燃燒室(3)之間， 通過減小dkD，和余隙高度S0，可使擠流強(qiáng)度增加。 由于利用燃油噴射和空氣運(yùn)動(dòng)兩方面的作用形成混合氣，因而比淺盤形更容易形成均勻的混合氣，空氣利用率提高，可在過量空氣系數(shù)聲1.31.5的條件下實(shí)現(xiàn)完全燃燒。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industr

34、ies Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 擠流口形燃燒室 圖9.26非回轉(zhuǎn)體燃燒室(a) 四角形 (b) 微渦流MTCC ( c) Quardram (d) 花瓣形 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep.

35、 of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile日本小松公司的微渦流燃燒室日本小松公司的微渦流燃燒室MTCC(micro turbulence combustion MTCC(micro turbulence combustion chamber) chamber) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automot

36、ive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 在半開式燃燒室的基礎(chǔ)之上，利用燃燒室形狀的設(shè)計(jì)來產(chǎn)生微渦流，改善混合氣形成和燃燒。 除大尺度的渦流(如進(jìn)氣渦流和擠壓渦流)以外，小尺度的渦流，又稱為微渦流或湍流，對(duì)混合氣形成和燃燒的促進(jìn)作用已得到公認(rèn)。 微渦流主要是利用大尺度的渦流在燃燒室內(nèi)不同位置造成的速度差以及流經(jīng)一些特殊設(shè)計(jì)的邊角、凹凸時(shí)產(chǎn)生的氣流擾動(dòng)所形成的 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的

37、形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileMANMAN公司的公司的J JS SMeurerMeurer博士博士 M M燃燒過程燃燒過程 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry In

38、stitute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn)直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn) (1)由于燃燒迅速，故經(jīng)濟(jì)性好，有效燃油消耗率低 (2)燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，表面積與容積比小，因此散熱損失小 (3)對(duì)噴射系統(tǒng)的要求較高 (5)NOx的排放量較分隔式燃燒室柴油機(jī)高 (6)對(duì)轉(zhuǎn)速的變化較為敏感 (7)壓力升高率大，燃燒噪聲大，工作較粗暴 汽

39、車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2) 2) 分隔式燃燒室分隔式燃燒室 渦流室燃燒室及其形狀 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei

40、Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 預(yù)燃室燃燒室及其形狀預(yù)燃室燃燒室及其形狀汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei

41、 Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile分隔式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn)分隔式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn) (1)(1)采用濃、稀兩段混合燃燒方式，前段過濃采用濃、稀兩段混合燃燒方式，前段過濃( (復(fù)原復(fù)原) )氣氛，抑制了氣氛，抑制了NOxNOx的生成和燃燒溫度，的生成和燃燒溫度，而后段的稀燃而后段的稀燃( (氧化氧化) )氣氛和二次渦流又促進(jìn)了炭煙的快速氧化，因而氣氛和二次渦流又促進(jìn)了炭煙的快速氧化，因而NOxNOx和微粒排放均

42、和微粒排放均低于直噴式燃燒室，但低負(fù)荷下的碳煙排放量較大。低于直噴式燃燒室，但低負(fù)荷下的碳煙排放量較大。(2)(2)由于初期放熱率低，因而壓力升高率和最高燃燒壓力均低于直噴式燃燒室，燃燒柔和，由于初期放熱率低，因而壓力升高率和最高燃燒壓力均低于直噴式燃燒室，燃燒柔和，振動(dòng)噪聲小。振動(dòng)噪聲小。(3)(3)對(duì)于渦流室，壓縮渦流隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增強(qiáng)，即轉(zhuǎn)速越高，混合氣形成和燃燒速對(duì)于渦流室，壓縮渦流隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增強(qiáng)，即轉(zhuǎn)速越高，混合氣形成和燃燒速度越高，因此渦流室式燃燒室適合于高速柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)速可高達(dá)度越高，因此渦流室式燃燒室適合于高速柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)速可高達(dá)5000r5000rminmin。(

43、4)(4)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)自始至終比較強(qiáng)烈，空氣利用率好，可在過量空氣系數(shù)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)自始至終比較強(qiáng)烈，空氣利用率好，可在過量空氣系數(shù)1.21.2左右的條件下左右的條件下正常工作。正常工作。(5)(5)對(duì)噴油系統(tǒng)要求不高，不需要進(jìn)氣渦流，進(jìn)氣道形狀簡(jiǎn)單，因而加工制造成本低，使對(duì)噴油系統(tǒng)要求不高，不需要進(jìn)氣渦流，進(jìn)氣道形狀簡(jiǎn)單，因而加工制造成本低，使用故障少。用故障少。(6)(6)一般對(duì)燃油不太敏感，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。一般對(duì)燃油不太敏感，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 (7) (7) 燃燒室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面積與容積之比較大，加上強(qiáng)烈的空氣運(yùn)動(dòng)的影響，使散熱燃燒室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面積與容積之比較大，加上強(qiáng)烈的空氣運(yùn)動(dòng)的影響

44、，使散熱損失較大，通道節(jié)流作用引起的流動(dòng)損失也較大。因此，分隔式燃燒室柴油機(jī)較直噴損失較大，通道節(jié)流作用引起的流動(dòng)損失也較大。因此，分隔式燃燒室柴油機(jī)較直噴式燃燒室柴油機(jī)熱效率低，經(jīng)濟(jì)性差。式燃燒室柴油機(jī)熱效率低，經(jīng)濟(jì)性差。 (8) (8) 散熱損失大和噴霧質(zhì)量不高，冷起動(dòng)性能不如直噴式燃燒室散熱損失大和噴霧質(zhì)量不高，冷起動(dòng)性能不如直噴式燃燒室 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive In

45、dustries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile9.2.39.2.3柴油機(jī)的預(yù)混合燃燒柴油機(jī)的預(yù)混合燃燒 均質(zhì)壓燃(預(yù)混壓燃)HCCI(Homogeneous Charge Compression ignition) HCCI燃燒特性 1全部混合氣同時(shí)壓縮著火2燃燒放熱分為二個(gè)階段3排放明顯改善 （低負(fù)荷）2.HCCI實(shí)現(xiàn)方法 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Ind

46、ustry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile1) 1) 豐田豐田UNIBUSUNIBUS燃燒方式燃燒方式 圖9.32豐田UNIBUS系統(tǒng)的多層多孔噴油器 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工

47、程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2)2)日產(chǎn)日產(chǎn)MK(modulated kinetics) MK(modulated kinetics) 燃燒方燃燒方式式 圖9.33 MK燃燒過程的主要技術(shù)路線及排放降低效果 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北

48、汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3. HCCI技術(shù)難點(diǎn)技術(shù)難點(diǎn) (1)(1)在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制著火定時(shí)；在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制著火定時(shí)；(2)(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制燃燒率，尤其是高負(fù)荷運(yùn)行在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制燃燒率，尤其是高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)燃燒率的控制時(shí)燃燒率的控制( (使放熱率放慢，限止噪聲或過高燃燒壓使放熱率放慢，限止噪聲或過高燃燒壓力力)

49、 )；(3)(3)把把HCCIHCCI向高負(fù)荷擴(kuò)展；向高負(fù)荷擴(kuò)展；(4)(4)改善冷起動(dòng)和瞬態(tài)響應(yīng)特性；改善冷起動(dòng)和瞬態(tài)響應(yīng)特性；(5)(5)發(fā)展排放控制系統(tǒng)，降低發(fā)展排放控制系統(tǒng)，降低HCHC和和COCO排放；排放；(6)(6)發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略和系統(tǒng)發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略和系統(tǒng)( (閉環(huán)反饋系統(tǒng)閉環(huán)反饋系統(tǒng)) )以及研制以及研制相應(yīng)的傳感器；相應(yīng)的傳感器；(7)(7)開發(fā)合適的燃料開發(fā)合適的燃料( (包括混合燃料包括混合燃料) )；(8)(8)保證多缸機(jī)各缸的均勻性；保證多缸機(jī)各缸的均勻性； (9)HCCI (9)HCCI的燃燒模擬。的燃燒模擬。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴

50、油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile9.3 9.3 柴油機(jī)燃燒過程的優(yōu)化柴油機(jī)燃燒過程的優(yōu)化 9.3.1燃燒優(yōu)過程化的基本原則 1) 油氣燃燒室的最佳配合 2) 控制著火延遲期內(nèi)的混合氣生成量 3) 合理組織燃燒室內(nèi)的渦流和湍流運(yùn)動(dòng) 4)

51、緊湊的燃燒室形狀 5) 加強(qiáng)燃燒期間和燃燒后期的擾流 6) 優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile9.3.2燃油噴射過程的優(yōu)化燃油噴射過程的優(yōu)化 對(duì)噴油規(guī)律的基本要求對(duì)噴油規(guī)律的基本要求

52、 1 1）“先緩后急，斷油迅速先緩后急，斷油迅速” 2)2)盡可能減少噴油系統(tǒng)中的燃油壓力波動(dòng)，以防盡可能減少噴油系統(tǒng)中的燃油壓力波動(dòng)，以防止不正常噴射現(xiàn)象止不正常噴射現(xiàn)象 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第9 9章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of AutomobileHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile合理的噴油規(guī)律及其實(shí)現(xiàn)合理的噴油規(guī)律及其實(shí)現(xiàn) 圖9.35 合理的噴油規(guī)律 汽車