柴油機(jī)混合氣形成和燃燒

作業(yè)三1）為了便于分析汽油機(jī)的燃燒過程分為幾段？每段的主要影響因素是什么？2）汽油機(jī)的主要有害尾氣排放物有哪些？它們的產(chǎn)生條件是什么？3）什么是爆震？影響爆震的主要因素有哪些？4）試述混合氣的不同濃度對發(fā)動機(jī)性能的影響1精選ppt第六章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒6-1柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)（了解）6-2柴油機(jī)的燃燒過程（掌握）6-3燃油噴射和霧化（理解）6-4混合氣的形成和燃燒室（掌握）6-5燃燒過程的影響因素（掌握）6-6柴油機(jī)的排放控制技術(shù)（理解）2精選ppt6-1柴油機(jī)能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)柴油機(jī)以，循環(huán)熱效率?；旌蠚庑纬珊腿紵攸c(diǎn)：混合氣形成時間極短；混合氣空間時間分布極不均勻；燃料噴射過程和燃燒過程同時存在。質(zhì)調(diào)節(jié)：為輸出功，噴油量；噴射期間，散熱損失；

反之，極短時間內(nèi)快速噴射燃燒粗暴;

發(fā)動機(jī)性能放熱功率噴油規(guī)律混合氣形成

3精選ppt6-2燃燒過程一、燃燒階段的劃分由示功圖分為四個階段：1、著火延遲期（

i）：A~B=物理過程+化學(xué)過程混合氣形成的物理過程：噴霧

分散

蒸發(fā)

汽化

混合化學(xué)過程：局部可燃混合氣先期化學(xué)反應(yīng)

自燃。

i，dp/d，NOx，粗暴4精選ppt影響因素：燃料的十六烷值，i；溫度、壓力，i；

凡是改善蒸發(fā)霧化條件均使i2、速燃期：壓力脫離壓縮線~最高壓力點(diǎn)pz：B~C

在i內(nèi)形成的可燃混合氣同時燃燒預(yù)混合燃燒特點(diǎn)：p、T，pz13MPa以上，影響NOx

評價粗暴程度：平均壓力升高率影響因素：i內(nèi)形成的可燃混合氣量i內(nèi)噴入量5精選ppt3、緩燃期：最高壓力點(diǎn)~最高溫度點(diǎn)；C~D噴射過程結(jié)束，邊噴邊燃燒擴(kuò)散燃燒階段；主要影響碳煙排放。特點(diǎn)：空氣量減少，燃燒產(chǎn)物，活塞，燃燒緩慢不均勻混合氣的燃燒空燃比偏大，才有可能完全燃燒空氣利用率低，PL，比重量<汽油機(jī)。影響因素：混合氣形成速度燃料與空氣的擴(kuò)散速度燃燒室內(nèi)氣流特性及強(qiáng)度燃燒室。6精選ppt4、補(bǔ)燃期：Tmax~基本燃燒完釋放總放熱量的95%~99%時，補(bǔ)燃期結(jié)束。燃燒時間短促，混合氣不均勻；膨脹中燃燒后燃；高速大負(fù)荷時嚴(yán)重。特點(diǎn)：p,氣缸V散熱損失，排溫；熱效率盡可能減小補(bǔ)燃期7精選ppt二、燃燒放熱規(guī)律：放熱速率隨時間（曲軸轉(zhuǎn)角）變化規(guī)律；

組織燃燒過程的關(guān)鍵

影響性能、排放。

瞬時放熱率：燃燒過程中任一時刻，單位時間內(nèi)（每度曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒所放出的熱量。

由能量守恒律和熱一定律：瞬時累計放熱百分比放熱率放熱率工質(zhì)吸熱率傳熱率8精選ppt累計放熱率x：從燃燒過程開始至任一時刻為止燃燒所放出的累積熱量與每循環(huán)燃料燃燒總熱量之比。影響因素：燃燒室結(jié)構(gòu)，及其內(nèi)部氣流狀態(tài)；噴射方式——高壓噴射，先導(dǎo)噴射等9精選ppt工質(zhì)的做功能力：燃燒期間工質(zhì)質(zhì)量m變化很小，故令對工質(zhì)的加熱率：工質(zhì)對活塞做功：

燃燒后氣缸壓力變化率：dp/d

(工質(zhì)做功能力)，與燃燒規(guī)律和膨脹速率有關(guān)10精選ppt控制燃燒過程

放熱規(guī)律的三要素：燃燒始點(diǎn)噴射時刻；放熱規(guī)律曲線形狀噴射規(guī)律；燃燒持續(xù)時間擴(kuò)散速率燃燒室內(nèi)部氣流特性，和燃料噴射方式的優(yōu)化匹配是控制柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律的主要手段。11精選ppt三、柴油機(jī)的有害排放物和振動噪聲

CO和HC的生成機(jī)理與汽油機(jī)相同，但

a>1，縫隙激冷效應(yīng)小，故其排放小。柴油機(jī)有害排放物：NOx,PM,且二者矛盾。CO21)NOx的生成機(jī)理:根據(jù)燃料及其混合氣形成方式分為：熱力NO(ThemalNO)和快速NO（PromptNO）

熱力NO產(chǎn)生條件：高溫、富氧、滯留時間汽油機(jī)12精選ppt快速NO生成條件：濃混合氣

燃燒火焰帶內(nèi)>化學(xué)平衡濃度的O、OH等活性中心為主的中間生成物、燃料中的碳和氫生成的碳?xì)浠衔?，以及HCN、CN、NH等中間反應(yīng)物參與反應(yīng)的結(jié)果。熱力NO是在火焰下游區(qū)產(chǎn)生；

快速NO是在火焰帶前急速生成，對溫度依賴性小，與混合氣濃度直接相關(guān)，快速NO的生成速度比熱力NO快。

危害：1）與HC一起產(chǎn)生光化學(xué)煙霧——植物枯死

2）破壞地球大氣層（O3層）13精選ppt2）碳煙的生成機(jī)理1．碳煙的生成過程碳煙：可溶性有機(jī)成分（SOF）和不可溶成分；由燃燒時生成的含碳粒子及其表面上吸附的多種有機(jī)物組成。生成過程：高溫環(huán)境下

熱分解形成低級碳?xì)浠衔?/p>

沒有與空氣再接觸的部分最終變成微粒。14精選ppt

生成條件：高溫缺氧；缺氧：空燃比為5.25~5.65的比較濃的狹窄范圍；接近火焰高溫缺氧；

部分氧化和熱分解生成各種低級不飽和烴類

脫氫、聚合成碳核(2nm)粒子直徑/nm粒子數(shù)相對頻度/%凝聚粒徑分布15精選ppt高溫：在預(yù)混合火焰溫度2000~2400K范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值；在擴(kuò)散火焰區(qū)缺氧

未氧化

PM。T>2400K時：PMC原子不易凝聚；已形成的碳煙氧化。燃燒溫度/K由HC向碳煙的轉(zhuǎn)換率實(shí)驗(yàn)結(jié)果計算結(jié)果急速加熱到1700K以上時，聚乙炔及碳蒸汽成為中間產(chǎn)物而生成碳煙危害：致癌物；大氣可見度

16精選pptPM生成特點(diǎn)：碳煙生成過程早于NO的生成燃燒初期生成

中期和后期氧化；PM排量

碳煙生成后被氧化程度17精選ppt18精選ppt因此，組織好擴(kuò)散燃燒，是控制碳煙的有效措施。一般，加速碳煙氧化的措施，使NOx

。具體措施：促進(jìn)碳煙的氧化過程

組織燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動，促進(jìn)紊流混合；促進(jìn)噴霧的微粒化高壓噴射。PM控制的基本原理：由PM和NOx形成領(lǐng)域，

控制火焰領(lǐng)域內(nèi)混合氣的濃度和溫度。

19精選ppt具體措施：電控高壓噴射技術(shù)；噴射規(guī)律控制噴射時期控制；縮口燃燒室

氣流EGR：

TzVNT（VGS）；四、柴油機(jī)排放控制策略抑制與混合燃燒過程

NOx，促進(jìn)擴(kuò)散燃燒

PM20精選ppt五、柴油機(jī)的燃燒噪聲噪聲：彈性體在聲頻（20Hz~20kHz）范圍內(nèi)的振動

振動與噪聲密切相關(guān)。產(chǎn)生振動的必要條件

激振力：氣缸內(nèi)壓力變化;

曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動付間的相互摩擦、撞擊；噪聲傳遞的媒體彈性體：機(jī)體振動。激振力的變化

缸體表面振動

對外輻射噪聲。發(fā)動機(jī)的噪聲源：燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲等。

21精選ppt燃燒噪聲：與氣缸壓力升高率成正比，且直接與NOx排放有關(guān)。燃燒噪聲大

氣缸壓力升高率

，

預(yù)混合燃燒的混合氣量多，氣缸內(nèi)溫度

，NOx排放量

。機(jī)械噪聲：運(yùn)動副的相對摩擦撞擊速度及強(qiáng)度

n進(jìn)氣噪聲：進(jìn)氣脈動及n、發(fā)火頻率排氣噪聲：排氣脈動及n、發(fā)火頻率22精選ppt壓燃式發(fā)動機(jī)起動過程取決于低溫下混合氣的形成和著火條件。壓縮溫度、霧化條件；冷起動時溫度和n最低霧化不良冷起動困難。即

T0低

Tc低，傳熱損失大，噴霧霧化差；

n低，漏氣

，造成Tc、pc降低，不利于自燃。六、冷起動特性

低溫冷起動(怠速)時，燃料未完全蒸發(fā)，以液體狀態(tài)排出

形成白煙和藍(lán)煙

HC和CO排放。

液滴直徑不同，光照射下產(chǎn)生不同顏色。23精選ppt§6-3燃油噴射和霧化一、對燃料噴射系統(tǒng)的要求機(jī)械/電控泵-管-噴嘴位置式控制方法：三者相互間受限制不能有效地控制放熱規(guī)律噴油器、噴油泵、ECU相互獨(dú)立構(gòu)成:控制自由度

24精選ppt柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的發(fā)展：機(jī)械式位置式電控時間控制式高壓電控機(jī)械式：直列泵、

V形分配泵位置式電控：TICS、VE高壓電控：高壓共軌（C-R）噴射壓力200MPa

泵噴嘴單體泵噴射壓力：18~26MPa25精選ppt現(xiàn)代車用柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的要求1．噴射壓力高壓化，且可任意調(diào)控

保證燃料快速、良好霧化。2．噴油器響應(yīng)特性足夠快

在極短時間內(nèi)，噴油規(guī)律的自由控制

達(dá)到最佳噴油時刻和理想噴油規(guī)律。3．噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的最佳匹配。適應(yīng)高效率低排放燃燒方式的要求26精選ppt噴霧(油束)特性取決于噴油器的結(jié)構(gòu)、噴射壓力和背壓，是影響混合氣形成的主要因素油束特性：用幾何形狀和霧化質(zhì)量評價二、噴射霧化和油束特性核心部分液滴密集，速度高油束外側(cè)液滴稀少，速度低幾何形狀：貫穿距離L；貫穿率和噴霧錐角或B

貫穿率：油束射程與噴孔出口沿噴孔軸線到達(dá)燃燒室壁面的距離的比值

表征燃油噴到燃燒室壁面的程度貫穿距離27精選ppt貫穿率>1:

表示油束已噴到燃燒室壁面。噴射壓力越高、噴孔長度直徑比越大、噴射環(huán)境密度越小

貫穿率越大，噴霧錐角越小。油束射程短：貫穿距離L

，噴注穿透不足；空間霧化

氣流強(qiáng)—粗暴，NOx

油束射程過長：噴注穿透過度，噴注著壁；

燃燒室壁面或擠氣面很難形成混合氣

冒煙28精選ppt

油束的霧化質(zhì)量：

液滴的細(xì)度和均勻度表示。煙度

0粒徑10均勻度是表示油束中液滴大小相同程度及直徑分布的均勻程度。細(xì)度用油束中液滴的平均直徑表示，該值越小霧化質(zhì)量越好29精選ppt1）位置式噴射系統(tǒng)

1.位置式噴射系統(tǒng)油泵速度特性：供油量隨n增加而增加調(diào)速器的必要性：防止高速飛車，低速熄火噴射過程：取決于噴射壓力；噴射壓力與供油壓力有關(guān);

但非線性關(guān)系，不可控。三、噴射系統(tǒng)30精選ppt直列泵供油量控制：通過駕駛員/調(diào)速器調(diào)節(jié)油量控制環(huán)套位置來完成機(jī)械式噴油泵VE型分配泵：一個柱塞，與固定在一起的端面凸輪盤一同旋轉(zhuǎn)31精選pptVE型電控分配泵：消除機(jī)械式調(diào)速器；增設(shè)：轉(zhuǎn)速傳感器2；滑套位置傳感器5；噴射定時器位置傳感器3；比例電磁閥1；電磁閥4等

控制油量環(huán)套位置滑套位置傳感器噴射定時傳感器控制噴射定時電磁閥32精選ppt電控直列泵TICS（TimerInjectionControlSystem）：在P型泵基礎(chǔ)上改進(jìn)。結(jié)構(gòu)：保留P型泵油量控制齒桿機(jī)構(gòu)

在柱塞偶件上增加控制滑套，取代P型泵的倒掛形柱塞套。控制：滑套相對柱塞的位移

改變供油始點(diǎn)

供油預(yù)行程

在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)供油時刻的任意控制33精選pptTICS泵的泵油原理油量控制桿位置由電子調(diào)速器控制

油門開度

通過傳感器傳送到ECU

判定工況

控制MAP圖

反饋控制控制桿位置

噴油量控制精度。

34精選ppt供油規(guī)律影響噴油規(guī)律，但不同缺點(diǎn)：噴油規(guī)律不可控

噴油過程位置式泵-管-噴嘴型特點(diǎn)：供油特性和噴油器的實(shí)際噴油特性不一致。電控化后有所改善。泵端壓力噴嘴端壓力針閥升程噴油過程劃分為等三個階段：噴射延遲期：供油開始~噴油開始高壓油管內(nèi)以1400m/s聲速傳播建立噴油器端油壓缺點(diǎn)：供油與噴油不同步主噴射期：噴油開始~噴嘴端壓力開始急劇下降

35精選ppt噴油結(jié)束階段：從噴油器端壓力開始急劇降低~噴油器針閥落座停止噴油。因，通過噴油泵的回油

降低噴油器端油壓

針閥落座。所以，針閥落座速度

噴嘴端壓力降低速率。此時，噴射壓力降低

霧化特性變差。

36精選ppt供油規(guī)律噴油規(guī)律存在的問題：供油規(guī)律與噴油規(guī)律不同；出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象：二次噴射；噴油壓力波動滴油現(xiàn)象；高壓密封斷續(xù)噴射；針閥周期跳動隔次噴射；2循環(huán)噴1次37精選ppt機(jī)械式與電控式的區(qū)別：調(diào)速器：

機(jī)械式—機(jī)械；電控式—數(shù)據(jù)調(diào)速供油規(guī)律：

機(jī)械式—不可調(diào)；電控式——可調(diào)噴油壓力：

機(jī)械式—不可調(diào)；電控式——可調(diào)38精選ppt圖4-55ECD—U2系統(tǒng)示意圖2）時間-壓力式電控噴射系統(tǒng)特點(diǎn)：不斷高壓化典型類型：高壓共軌系統(tǒng)、泵噴嘴和單體泵三種三向閥控制脈沖燃油箱其他信息（p,t）節(jié)流閥ECU負(fù)荷壓力傳感器三通閥噴射率控制油壓活塞針閥體噴油器油泵控制閥E/G轉(zhuǎn)速及凸輪轉(zhuǎn)角氣缸判別信號蓄壓室高壓供油泵噴射壓力控制1.高壓共軌系統(tǒng)39精選ppt高壓共軌系統(tǒng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上：把泵-管-噴嘴三個單元，按各自功能相互獨(dú)立起來充分提高控制自由度。功能上：實(shí)現(xiàn)高壓噴射；

噴射壓力、噴射時刻、噴油規(guī)律達(dá)到可直接調(diào)控

放熱規(guī)律可控制。

各單元的作用：①高壓泵：按一定速率向共軌供油，保證軌壓恒定供油原理：多山凸輪每轉(zhuǎn)供三每次供油頻率與噴射頻率一致

40精選ppt吸油過程：柱塞下行

PCV閥開

泵室進(jìn)油柱塞上行

PCV閥開回油軌壓不變共軌壓力<設(shè)定值時，ECU接通PCV閥關(guān)閉

出油閥開迅速供油補(bǔ)充軌壓高壓泵供油原理：三山凸輪PCV閥出油閥41精選ppt高壓泵供油量：

取決于PCV閥關(guān)閉后柱塞的有效行程；

通過改變PCV電磁閥的關(guān)閉時刻

控制凸輪的有效行程

改變供油量

控制共壓。特點(diǎn)：減小功率損耗。但控制系統(tǒng)復(fù)雜。42精選pptBOSCH-CR型三缸徑向柱塞式高壓泵：

結(jié)構(gòu)：泵體、泵蓋、氣門組件、柱塞泵組件、柱塞彈簧、凸輪軸組成。特點(diǎn)：

三缸柱塞泵隔120度均勻分布

保證供油頻率和供油量；偏心輪驅(qū)動片面三角環(huán)三個柱塞泵

43精選ppt②共軌的作用：將高壓泵提供的高壓油蓄壓

按恒定壓力均勻分配到各缸噴油器。

共軌容積的確定：兼顧高壓泵供油壓力波動和每個噴油器噴油而引起的壓力波動

共軌壓力波動控制在0.5MPa以內(nèi)；為保證共軌壓力響應(yīng)速度

快速響應(yīng)柴油機(jī)工況的變化，其容積又不能太大。

ECD-U2共軌系統(tǒng)：高壓泵最大循環(huán)供油量為600mm3，共軌容積約為94000mm3。44精選ppt③噴油器的主要作用：根據(jù)ECU的控制指令完成定量、霧化及噴油規(guī)律的控制。噴油量：噴油器開啟持續(xù)時間（通電脈寬）來控

制；噴油器的開啟時刻

控制噴油時刻。噴霧質(zhì)量：取決于噴射壓力和噴孔總截面積以及、

燃燒室內(nèi)氣流狀態(tài)。噴油規(guī)律控制精度：取決于噴油器的響應(yīng)特性。噴油器響應(yīng)特性：取決于電磁閥特性和針閥慣性

質(zhì)量。45精選ppt三向電磁閥式噴油器特點(diǎn)：由針閥偶件、液壓柱塞、節(jié)流閥以及三向電磁閥（TWV）等組成。

通電時刻

噴射時刻；

通電持續(xù)時間

噴油量。ECD-U2系統(tǒng)：46精選ppt

高壓共軌系統(tǒng)的工作原理發(fā)動機(jī)高壓泵共軌ECU噴油器發(fā)動機(jī)

高壓泵工作；ECU檢測軌壓：當(dāng)軌壓<設(shè)定值：控制高壓泵PCV閥關(guān)閉

供油；當(dāng)軌壓≧設(shè)定值時開PCV閥回油狀態(tài)。泵及軌壓控制：發(fā)動機(jī)噴油控制：檢測發(fā)動機(jī)工況；控制噴油器TWV的接通和斷開時刻；控制噴射時刻和噴射量。標(biāo)定控制MAP圖47精選pptTWV閥式噴油器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由內(nèi)閥、外閥和閥體組成。內(nèi)閥:

自由活塞外閥:與銜鐵做成一體由線圈通電方式控制其上下運(yùn)動閥體:支承外閥泄油孔內(nèi)、外閥及閥座間形成A、B密封面。A密封面控制柱塞頂部與共軌連通柱塞B密封面控制柱塞頂部與泄油孔連通48精選pptTWV噴油器的控制原理：在ECU控制下TWV閥ON

線圈產(chǎn)生磁場力

外閥上移

關(guān)閉密封面A

共軌高壓油無法進(jìn)入柱塞頂控制室。此時，密封面B打開，柱塞頂控制室內(nèi)高壓油，經(jīng)密封面B泄油

油壓迅速降低

噴油器針閥克服彈力升起

噴油開始。當(dāng)TWV閥OFF時，磁場消失，外閥在彈力作用下下移

關(guān)閉密封面B，同時打開密封面A；

共軌高壓油同時進(jìn)入噴油器針閥承壓錐面室和柱塞頂部控制室。柱塞在高壓油和彈力作用下下移

針閥落座，停止噴油。49精選pptC-R系統(tǒng)對燃燒速率的精確控制：由噴油規(guī)律的柔性控制實(shí)現(xiàn)“Multijet”(多脈沖)噴射方式精確控制燃燒室內(nèi)的溫度和壓力高效率低排放先導(dǎo)噴射預(yù)噴射主噴射1主噴射2后噴射遲后噴射控制TzmaxNOx

壓縮T和p，

起動暖車時間，

惰轉(zhuǎn)噪聲&HC排放，改善低速轉(zhuǎn)矩特性T為主噴射準(zhǔn)備

縮短主噴射的

i，

Tz，

NOx改善廢氣在膨脹過程中的氧化環(huán)境，

PM

后處器的催化反應(yīng)

廢氣中HC

NOx還原裝置的效率50精選ppt

高壓共軌噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)：共軌壓力波動小不存在壓力波引起的難控區(qū)、失控區(qū)以及調(diào)速器能力不足等問題；噴射壓力獨(dú)立于n和負(fù)荷可實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律易實(shí)現(xiàn)多階段脈沖噴射過程噴射規(guī)率自由控制

噴射量僅取決于共軌壓力和噴油器通電脈沖寬度;高壓

高壓泵驅(qū)動損失

，需耐高壓和高壓密封。0.51.01.52.02001501005096MPa80MPa48MPa38MPa噴射量mm3/st通電脈沖幅Ti/ms51精選ppt2.泵噴嘴：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

?泵噴嘴體、控制閥及電磁閥等組成；

?柱塞偶件和噴油器偶件集成在一個殼體內(nèi)。

噴油正時和噴油量：由電磁閥控制進(jìn)油閥開啟時刻和持續(xù)時間來控制高壓系統(tǒng)容積很小易高壓化(>200MPa)

可靠性好；但復(fù)雜?取消了高壓油管

彌補(bǔ)高壓共軌耐高壓及高壓密封缺陷。52精選ppt3.單體泵向噴油器高壓螺旋電磁閥發(fā)動機(jī)挺柱體滾輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一種模塊式結(jié)構(gòu)；各缸柱塞泵獨(dú)立；噴油器和噴油泵間用短高壓油管連接工作方式：ECU控制電磁閥

組成：由滾輪式挺柱、柱塞、回位彈簧、泵體、ECU控制及電磁閥等。當(dāng)電磁閥開啟時，高壓油經(jīng)短高壓管

傳到噴油器

建立油壓噴射；當(dāng)電磁閥OFF時，泵油室內(nèi)油和高壓管內(nèi)燃油回油，噴油器油壓迅速降低

停止噴油。53精選pptCR：泵噴嘴獨(dú)立控制直接控制噴射規(guī)律；響應(yīng)性

噴射壓力控制不受n、負(fù)荷影響，自由度高。UIS：泵噴嘴一體高壓化；噴油規(guī)律供油規(guī)律；噴射壓力供油速率凸輪型線和n；噴射壓力控制自由度受限。UP：結(jié)構(gòu)上，改善CR的高壓密封及可靠性問題，

UIS的體積大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)?？刂品椒ǎ河霉┯吞匦蚤g接控制噴油規(guī)律；噴油規(guī)律控制精度及高速響應(yīng)特性較差。4.三種高壓噴射系統(tǒng)（CR、UIS及UP）的比較：54精選ppt6-4混合氣的形成與燃燒室一、柴油機(jī)混合氣形成方式1）空間霧化：多孔式噴油器強(qiáng)制霧化+與空氣的相對運(yùn)動影響油氣相對速度的因素：p噴，T，

，氣流特性即噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的匹配。影響柴油機(jī)混合氣形成的因素：燃料的霧化特性，燃燒室內(nèi)氣流特性55精選ppt123351234i）回轉(zhuǎn)體燃燒室ii)四角形燃燒室iii）四角圓弧形燃燒室vi）花瓣形燃燒室傳統(tǒng)的直噴燃燒室：主要靠空間霧化形成混合氣缺陷：燃燒室內(nèi)氣流組織不當(dāng)，噴射壓力低；混合氣形成速率隨n適應(yīng)性差淘汰NOx

已淘汰56精選ppt2）油膜蒸發(fā)：燃燒室壁面形成油膜后，利用受熱蒸發(fā)和空氣流動作用形成混合氣。蒸發(fā)速度燃燒室壁面溫度、和燃燒室內(nèi)氣流速度的控制渦流室式對預(yù)燃室壓縮過程

渦流室內(nèi)形成強(qiáng)烈壓縮渦流

壁面油膜蒸發(fā)混合噴入主燃室二次渦流n適應(yīng)性

壓縮過程

預(yù)燃室內(nèi)形成強(qiáng)烈紊流部分空間混合噴入主燃室燃燒渦流n適應(yīng)性

57精選ppt3）傳統(tǒng)直噴式和分隔式燃燒室特點(diǎn)：直噴式：燃燒等容度高；散熱面積??；經(jīng)濟(jì)性好冷起動性好；

=14~18

對噴射系統(tǒng)要求高；對高速敏感；排放、高速性差粗暴，NOx排放高。分隔式：空氣利用率好；

n適應(yīng)性好噴霧要求低、成本低；

散熱面積大；通道節(jié)流損失大；熱效率低；冷起動性差。

=20~2458精選ppt二、高速直噴燃燒室結(jié)構(gòu)及其混合氣形成特點(diǎn)柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律及NOx和PM生成

預(yù)混合燃燒過程和擴(kuò)散燃燒過程。預(yù)混合燃燒過程

缸內(nèi)氣流特性和噴霧質(zhì)量；擴(kuò)散燃燒過程

后噴射的噴霧質(zhì)量和氣流特性;H

D1

D2

D1D2A型(D<120mm)B型(D>120mm)

缸內(nèi)氣流特性：燃燒室結(jié)構(gòu)形狀噴霧質(zhì)量：高壓噴射59精選ppt三、燃燒室內(nèi)氣流特性及其評價方法目的：有效控制預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒期間的氣流特性。評價指標(biāo)

滾流強(qiáng)度保持性評價方法：基于CFD軟件，對燃燒室三維空間瞬態(tài)流場進(jìn)行模擬計算；燃燒室斷面三維計算模型計算斷面60精選pptSW不同燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒室內(nèi)氣流特性的影響：縮口比D2/D1一定時，燃燒室底部凸起形狀對滾流強(qiáng)度保持性的影響I型II型III型D1D2擴(kuò)散燃燒期61精選ppt燃燒室底部形狀對排放特性的影響：

在擴(kuò)散燃燒期間，因氣流分布及保持性不同對CO、

HC及煙度影響明顯。62精選pptg§6.5燃燒過程的影響因素一、噴霧特性與燃燒室形狀匹配1）噴射夾角(位置)：噴射夾角不同，噴霧在燃燒室位置不同過大：更多燃料飛濺到擠氣面過?。嚎臻g混合，預(yù)混合燃燒

過小過大NOx煙度噴射夾角:=152°=156°=160°63精選ppt噴孔直徑負(fù)荷油耗NOx煙度噴射壓力和噴孔數(shù)一定噴孔直徑

影響噴射總面積。噴孔直徑?。荷涑?/p>

夾角變小

霧化

油束著壁傾向

煙度。直徑過大：小負(fù)荷/大負(fù)荷區(qū)，噴霧質(zhì)量差

存在最佳噴控直徑64精選ppt噴孔數(shù)和進(jìn)氣渦流噴孔數(shù)和渦流強(qiáng)度

影響噴注與燃燒室空間的匹配孔數(shù)過多或渦流強(qiáng)度過強(qiáng)

噴注相互干涉適當(dāng)減小渦流比,進(jìn)氣阻力

,

v

65精選ppt

噴孔數(shù)過多，燃燒室內(nèi)橫向渦流過強(qiáng)

噴注之間干涉；縱向渦流：預(yù)混合階段適當(dāng)；擴(kuò)散燃燒階段有足夠強(qiáng)度——保持性66精選ppt噴孔直徑及噴孔數(shù)的確定確定噴孔直徑時，一般考慮最大噴射面積；一定噴射壓力，影響噴射速率及噴霧質(zhì)量噴孔數(shù)：根據(jù)燃燒室空間大小來確定Vb：最大循環(huán)噴油量

n：轉(zhuǎn)速

：噴控流量系數(shù)

j：噴油持續(xù)角

j：噴孔處平均噴油速率噴孔數(shù)=i時：噴油器面容比：67精選ppt噴嘴結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)：HC的工況排放值100%小壓力室無壓力室HC工況排放值/%噴油器壓力室對HC排放的影響噴后壓力室內(nèi)油進(jìn)入氣缸霧化不良HC；無壓力室針閥升程很小因節(jié)流效應(yīng)射程不均一定噴孔面積，噴嘴壁厚影響貫穿距離霧化效果

68精選ppt噴射壓力（軌壓）軌壓

，噴射速率

，噴射持續(xù)時間

，初期放熱速率

，NOx

，PMNOx軌壓軌壓軌壓軌壓HCbeCO69精選ppt不同轉(zhuǎn)速下，軌壓對發(fā)動機(jī)性能的影響：70精選ppt二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素1.負(fù)荷質(zhì)調(diào)節(jié)：進(jìn)入氣缸的空氣量基本保持不變，只調(diào)節(jié)循環(huán)噴油量。負(fù)荷

,=噴油量

，

a

；

單位Vh混合氣燃燒放熱量

,Tz

，

i，粗暴；但大負(fù)荷時，燃燒過程延長

e

2、轉(zhuǎn)速

n

散熱/漏氣損失pcTc；

i著火落后期；噴油壓力高壓化可改善霧化

n過低：霧化熱效率；

n過高：燃燒過程遲后，充氣效率——熱效率71精選ppt3.噴油時刻

pt

決定噴注相對燃燒室空間的噴射位置。

一般：pt過大，缸內(nèi)p、Ti

；壓縮負(fù)功；

pz、Tz

工作粗暴；NOx；動力性，經(jīng)濟(jì)性

pt過小：燃燒不及時，散熱損失，排溫；動力性，經(jīng)濟(jì)性

最佳pt0：動力性經(jīng)濟(jì)性不變的前提下，NOx。推遲pt是NOx的主要措施。

pt0隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速而變化。72精選ppt縮口燃燒室，噴射壓力=24MPa，機(jī)械噴射系統(tǒng)：相對傳統(tǒng)靜態(tài)供油提前角由11~14°CA6~8°CANOx而傳統(tǒng)直噴柴油機(jī)

gt0=11°~30°CA。

gt0范圍=8~14°CA73精選ppt4.

燃油特性十六烷值過低：自燃性差，不易著火。

i，工作粗暴，NOx

冷態(tài)正常燃燒條件易著火壓縮比和十六烷值匹配：從1614&十六烷值5585時著火特性不變有效NOx和HC十六烷值

，自燃性好

i，dp/d

，工作溫柔，

NOx;但過高冒煙。74精選ppt5.EGREGR作用：降低燃燒溫度；降低氧濃度NOx

但EGR率過大燃燒滯后、不完全，經(jīng)濟(jì)性；排煙各工況存在最佳EGR率。EGR作用在柴油機(jī)和汽油機(jī)上的區(qū)別：汽油機(jī)：量調(diào)，EGR后，A/F基本不變；反應(yīng)及燃燒溫度

NOx柴油機(jī)：質(zhì)調(diào)，EGR后，A/F,Tz，

NOx效果明顯。75精選pptm0：無EGR時進(jìn)氣量；m：有GR時的進(jìn)氣量柴油機(jī)EGR降低NOx效果：EGR流量=有無EGR時的進(jìn)氣流量之差EGR抑制燃燒效果與

氧氮含量效果各50%76精選ppt空濾器進(jìn)氣1.可變增壓+雙級增壓4.電控高壓多段噴射系統(tǒng)還元劑供給系統(tǒng)6.氧化催化+DPF+NOx還元2.中冷3.EGR中冷EGR閥5.燃燒室內(nèi)氣流特性§6-6柴油機(jī)的排放控制技術(shù)77精選ppt表6-1不同技術(shù)措施對排放及性能的影響效果噴射系統(tǒng)后處理噴射壓力最高化噴射壓力控制先導(dǎo)噴射噴射時期

控制EGR還元劑NOx氧化劑HC靜電除塵PM/SM/HC◎◎—×——◎◎NOx×○◎◎◎◎——油耗○○○×○———噪聲×○◎○————起動機(jī)－○○×————行駛性○◎—×————◎：明顯改善，○：改善，×：惡化，—：無效果。78精選ppt一、機(jī)內(nèi)措施

1．噴射系統(tǒng)的控制目的：良好噴霧特性、噴注與燃燒室良好匹配；控制噴油規(guī)律

控制放熱規(guī)律

節(jié)能又低排放措施：噴射壓力高壓化；且噴射時期/噴油量/噴油率可變控制；

響應(yīng)特性。相對UP和UIS：C-R直接控制噴油器

控制響應(yīng)特性

，

高速柴油機(jī)上普遍采用。噴油器的要求：噴射壓力高壓化：>200MPa霧化，噴射速率多段脈沖噴射：響應(yīng)特性噴射規(guī)律放熱規(guī)律

79精選ppt2．新的燃燒方式①低溫燃燒技術(shù)MK燃燒：特點(diǎn)：低溫燃燒和預(yù)混合燃燒相組合

同時

NOx&PM。噴射持續(xù)時間-著火延遲期/degCAModulatedKinetics基本原理：由EGR

氧濃度和Tz

NOx;同時采用MK(可調(diào))高壓噴射

縮短噴射時間+冷EGR+提前噴

iPCIPM

byEGR高壓噴射冷EGRMK燃燒預(yù)混合燃燒80精選ppt②HCCI技術(shù)：

EGR=30%早噴

=17早噴，

=17EGR=30%

:1714早噴低壓縮比早噴

=14EGR=30%EGR放熱率壓縮過程中噴射，

i，形成稀薄預(yù)混合氣

壓燃

PCCI混合氣均勻化81精選ppt3.不同階段柴油機(jī)的控制技術(shù)對應(yīng)2005年前排放法規(guī)的主要技術(shù)措施：歐IV前軌壓=160MPa、冷EGR、VNT/VGS、預(yù)噴射燃燒、進(jìn)氣渦流可變系統(tǒng)、燃料含硫量≯50ppm；采用DOC（DieselOxidationCatalyst）、DPF后處理。針對2005年實(shí)施的歐洲排放法規(guī)：歐IV高壓多段噴射技術(shù)、閉環(huán)電控，高增壓可變技術(shù)、高冷EGR，PCI燃燒方式，燃料含硫量≯

10ppm。2009年實(shí)施的排放法規(guī)的技術(shù)措施：歐V以上200MPa多段噴射、部分HCCI、內(nèi)部EGR、燃料低含硫且機(jī)油含硫量為0，采用NH3-SCR后處理技術(shù)。82精選ppt二、后處理技術(shù)1）氧化催化轉(zhuǎn)化器目的：將CO和HC以及PM中的SOF

CO2和H2O

主要氧化催化劑：Pt鈀和Pd鉑，Pt/Pd≈2.3/1組合用Pd受Pb鉛的侵蝕；