第五章柴油機(jī)混合氣形成與燃燒之1

1、第五章第五章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 在柴油機(jī)中，在柴油機(jī)中，燃油的供給燃油的供給、缸內(nèi)氣缸內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)流的運(yùn)動(dòng)和和燃燒室的形狀燃燒室的形狀對(duì)于對(duì)于混合氣的形混合氣的形成成、燃燒過(guò)程的組織燃燒過(guò)程的組織以及形成以及形成合理的燃燒合理的燃燒放熱規(guī)律放熱規(guī)律具有重要作用，而這些又對(duì)柴油具有重要作用，而這些又對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放以及噪聲振動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放以及噪聲振動(dòng)有重大影響。有重大影響。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化第二節(jié)第二節(jié) 燃燒與放熱燃燒與放熱第三節(jié)第三節(jié) 混合氣形成與燃燒室混合氣形成與燃燒室第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過(guò)

2、程的優(yōu)化燃燒過(guò)程的優(yōu)化第一節(jié)第一節(jié) 燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：噴油系統(tǒng)噴油系統(tǒng)噴射與霧化噴射與霧化作用作用要求要求工作原理工作原理噴油泵噴油泵噴油器噴油器噴射過(guò)程噴射過(guò)程供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律與噴油規(guī)律噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特性與霧化質(zhì)量回顧回顧學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)一、噴油系統(tǒng)一、噴油系統(tǒng) 定時(shí)定時(shí)、定量定量并按并按一定規(guī)律一定規(guī)律向柴油機(jī)各缸供給高向柴油機(jī)各缸供給高壓燃油。壓燃油。 1. 噴油系統(tǒng)的作用噴油系統(tǒng)的作用2. 對(duì)噴油系統(tǒng)的要求對(duì)噴油系統(tǒng)的要求 產(chǎn)生足夠高的噴油壓力產(chǎn)生足夠高的噴油壓力 精確控制每循環(huán)噴油量精確控制每循環(huán)噴油量 實(shí)現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律實(shí)現(xiàn)所要求的噴油

3、規(guī)律 避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象 3. 噴油系統(tǒng)的工作原理噴油系統(tǒng)的工作原理直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng) 分分類(lèi)類(lèi)柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)噴油器噴油器燃油濾清器燃油濾清器直列柱塞式直列柱塞式噴油泵噴油泵輸油泵輸油泵油水分離器油水分離器油箱油箱高壓高壓油管油管回油管回油管低壓低壓油管油管調(diào)速器噴油提前角調(diào)節(jié)器分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)油箱油箱油水分離器油水分離器一一級(jí)級(jí)輸輸油油泵泵二二級(jí)級(jí)輸輸油油泵泵燃油燃油濾濾清器清器分配式分配式噴噴油油泵泵體體分配式分配式噴

4、噴油油泵泵噴噴油器油器高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管(油軌油軌)，通過(guò)，通過(guò)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。 將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種供油方式。供油方式。4. 噴油泵噴油泵分類(lèi)：分類(lèi)：柱塞式噴油泵柱塞式噴油泵和和分配式噴油泵分配式噴油泵作用：定時(shí)、定量產(chǎn)生高壓燃油。作用：定時(shí)、定量產(chǎn)生高壓燃油。 柱塞式噴油泵一般以柱塞行程、分泵中心柱塞式噴油泵一般以柱塞行程、分泵

5、中心距等參數(shù)不同分為距等參數(shù)不同分為、A、B、P、Z等等系列，每個(gè)系列可以系列，每個(gè)系列可以改變改變柱塞直徑柱塞直徑和和分泵數(shù)分泵數(shù)，以適應(yīng)不同柴油機(jī)的需要。以適應(yīng)不同柴油機(jī)的需要。 5. 噴油器噴油器作用：作用：將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，使將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，使燃油霧化成細(xì)小的油粒，并按一定的要求適當(dāng)?shù)胤植荚谌既加挽F化成細(xì)小的油粒，并按一定的要求適當(dāng)?shù)胤植荚谌紵覂?nèi)。燒室內(nèi)。分類(lèi)：分類(lèi)：孔式噴油器和軸針式噴油器孔式噴油器和軸針式噴油器。 噴油器的頭部結(jié)構(gòu)噴油器的頭部結(jié)構(gòu)a) a) 單孔單孔式式b) b) 多孔多孔式式c c）標(biāo)準(zhǔn)軸針式）標(biāo)準(zhǔn)軸針式d d）

6、節(jié)流軸針式）節(jié)流軸針式直噴式燃燒室直噴式燃燒室非直噴式燃燒室非直噴式燃燒室二、噴射與霧化二、噴射與霧化燃油噴射的主要特性指標(biāo)：燃油噴射的主要特性指標(biāo)：噴油特性噴油特性 噴霧特性噴霧特性噴油開(kāi)始時(shí)間噴油開(kāi)始時(shí)間噴油持續(xù)期噴油持續(xù)期噴油速率變化噴油速率變化噴油壓力噴油壓力油束貫穿距離油束貫穿距離噴霧錐角噴霧錐角噴霧粒徑噴霧粒徑 1. 噴射過(guò)程噴射過(guò)程Hpnph Def：從噴油泵：從噴油泵開(kāi)始供油開(kāi)始供油直至噴直至噴油器油器停止噴油停止噴油的的過(guò)程。過(guò)程。 3階段階段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(jié)束階段噴射結(jié)束階段1.噴射過(guò)程（續(xù)）噴射過(guò)程（續(xù)）（1）噴射延遲階段）噴射延遲階段

7、lDef：從噴油泵的柱塞：從噴油泵的柱塞頂封閉，進(jìn)回油孔的頂封閉，進(jìn)回油孔的理理論供油始點(diǎn)論供油始點(diǎn)起到噴油器起到噴油器的的針閥開(kāi)始升起針閥開(kāi)始升起為止。為止。HpnphHfjl現(xiàn)象：現(xiàn)象： pH和和pn急劇增大，急劇增大，h很小。很小。1.噴射過(guò)程（續(xù)）噴射過(guò)程（續(xù)）（2）主噴射階段）主噴射階段 nDef：從：從噴油始點(diǎn)噴油始點(diǎn)到到噴噴油器油器端壓力開(kāi)始急劇下端壓力開(kāi)始急劇下降降為止。為止。HpnphHfjn現(xiàn)象：現(xiàn)象：1) pn短暫下降：短暫下降： 針閥上升讓出容積針閥上升讓出容積以及部分燃油噴入燃燒以及部分燃油噴入燃燒室。室。1.噴射過(guò)程（續(xù)）噴射過(guò)程（續(xù)）（2）主噴射階段）主噴射階段

8、HpnphHfjn現(xiàn)象：現(xiàn)象：2) pH先增大后下降：先增大后下降： 當(dāng)針閥剛剛開(kāi)啟時(shí)，當(dāng)針閥剛剛開(kāi)啟時(shí)，最初因開(kāi)度小有節(jié)流作最初因開(kāi)度小有節(jié)流作用，用， pH增大；隨著油增大；隨著油孔逐漸打開(kāi)，并由于出孔逐漸打開(kāi)，并由于出油閥落座過(guò)程中出油閥油閥落座過(guò)程中出油閥減壓容積的作用，減壓容積的作用，pH急急劇下降。劇下降。 1.噴射過(guò)程（續(xù)）噴射過(guò)程（續(xù)）（3）噴射結(jié)束階段）噴射結(jié)束階段 uDef：從：從噴油器噴油器端壓力端壓力開(kāi)始急劇下降開(kāi)始急劇下降到到針閥落針閥落座座停止噴油停止噴油為止。為止。HpnphHfju現(xiàn)象：現(xiàn)象：1) pH急劇下降：急劇下降： 噴油泵的回油孔打開(kāi)和出噴油泵的回油孔打

9、開(kāi)和出油閥減壓容積的卸載作用油閥減壓容積的卸載作用 。2) pn也急劇下降：也急劇下降：u干脆、迅速干脆、迅速供油速率供油速率: 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)間）由單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)間）由噴油噴油 泵泵供入供入高壓油路高壓油路中的燃油量。中的燃油量。2.供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律供油規(guī)律: 供油速率供油速率 隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)間）的變隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)間）的變 化關(guān)系?；P(guān)系。噴油速率噴油速率: 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)間）由單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)間）由噴油噴油 器器噴入噴入燃燒室燃燒室內(nèi)的燃油量。內(nèi)的燃油量。噴油規(guī)律噴油規(guī)律: 噴油速率噴油速率 隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)間）的

10、變隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)間）的變 化關(guān)系?；P(guān)系。2. 供油規(guī)律和噴油規(guī)律（續(xù)）供油規(guī)律和噴油規(guī)律（續(xù)）l凸輪軸轉(zhuǎn)角：凸輪軸轉(zhuǎn)角：l持續(xù)時(shí)間：持續(xù)時(shí)間：l最大速率：最大速率：l規(guī)律：規(guī)律：相差相差812CaA噴油持續(xù)時(shí)間比供油持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)噴油持續(xù)時(shí)間比供油持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)供油規(guī)律呈線(xiàn)性，噴油規(guī)律有畸變供油規(guī)律呈線(xiàn)性，噴油規(guī)律有畸變 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區(qū)區(qū)別別（1）油束的幾何形狀和參數(shù)）油束的幾何形狀和參數(shù)油束射程油束射程(貫穿距離貫穿距離) L噴霧錐角噴霧錐角3. 噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特性與霧化質(zhì)量（2）影響油束幾何形狀的主要因素）影響油束幾何形狀的主要因素 噴油壓

11、力、噴油器噴孔的長(zhǎng)度直徑比、空氣與燃噴油壓力、噴油器噴孔的長(zhǎng)度直徑比、空氣與燃油密度比等。油密度比等。 曲線(xiàn)曲線(xiàn)1霧化質(zhì)霧化質(zhì)量最好量最好評(píng)價(jià)噴霧粒徑的指標(biāo)：評(píng)價(jià)噴霧粒徑的指標(biāo)： 平均粒徑平均粒徑索特粒徑索特粒徑粒徑分布粒徑分布3. 噴霧特性與霧化質(zhì)量（續(xù)）噴霧特性與霧化質(zhì)量（續(xù)）（3）油束的霧化質(zhì)量：）油束的霧化質(zhì)量： 一般指油束中液滴的細(xì)度和均勻度。一般指油束中液滴的細(xì)度和均勻度。細(xì)度：細(xì)度：用液滴直徑來(lái)表示。直徑越小，油束霧化的越細(xì)。用液滴直徑來(lái)表示。直徑越小，油束霧化的越細(xì)。4.異常噴射現(xiàn)象異常噴射現(xiàn)象（1）二次噴射）二次噴射l發(fā)生工況：發(fā)生工況：容易發(fā)生在高速、大負(fù)荷工況。容易發(fā)生在

12、高速、大負(fù)荷工況。l現(xiàn)象現(xiàn)象：噴油器的針閥落座噴油器的針閥落座后，在壓力波動(dòng)的影響下后，在壓力波動(dòng)的影響下再次升起的噴油現(xiàn)象。再次升起的噴油現(xiàn)象。l危害：危害：二次噴射是在燃油壓力較低的情況下進(jìn)行的，所以二次噴射是在燃油壓力較低的情況下進(jìn)行的，所以會(huì)造成這部分燃油會(huì)造成這部分燃油霧化不良霧化不良，燃燒不完全，炭煙增多，容，燃燒不完全，炭煙增多，容易引起噴油孔積炭堵塞。此外，二次噴射還會(huì)使整個(gè)易引起噴油孔積炭堵塞。此外，二次噴射還會(huì)使整個(gè)噴射噴射持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，從而造成燃燒過(guò)程不能及時(shí)進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)性，從而造成燃燒過(guò)程不能及時(shí)進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)性下降，零部件過(guò)熱等不良后果。下降，零部件過(guò)熱等不良后果。(a)正常噴射正常噴射 (b)二次噴射二次噴射（2）斷續(xù)噴射）斷續(xù)噴射 現(xiàn)象：現(xiàn)象：由于在某一瞬間由于在某一瞬間噴油泵的噴油泵的供油量供油量小于從小于從噴油器噴出的油量和填噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的充針閥上升空出空間的油量油量之和之和，造成針閥在，造成針閥在噴射過(guò)程中周期性跳動(dòng)噴射過(guò)程中周期性跳動(dòng)的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 危害：危害：斷續(xù)噴射容易造成針閥偶件的磨損。斷續(xù)噴射容易造成針閥偶件的磨損。(a)(a)正常噴射正常噴射 (b)(b)斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射（3）不規(guī)則噴射和隔次噴射）不規(guī)則噴射和隔次噴射 現(xiàn)象：現(xiàn)象：當(dāng)供油量過(guò)小時(shí)，造成的循環(huán)噴