《汽車發(fā)動機原理(第5版)》 教案 第五章 柴油機混合氣的形成和燃燒_第1頁
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《發(fā)動機動力學》教案《發(fā)動機動力學》教案(章節(jié)備課)章節(jié)第五章柴油機混合氣的形成和燃燒理論授課時間5學時教學目的和要求掌握柴油機的燃燒過程與放熱規(guī)律;了解柴油機與汽油機燃燒過程的異同;掌握柴油的噴射和霧化;掌握柴油機燃油噴射系統(tǒng)的電子控制;了解柴油機的有害排放物及震動和噪聲的控制;掌握混合氣的形成方法和特點及各種燃燒室的特點;掌握影響燃燒過程的因素;掌握HCCI技術(shù)的原理、主要特點、燃燒特性及放熱時間的控制;了解HCCI技術(shù)的應(yīng)用和尚待解決的問題。教學重點柴油機燃燒過程的4個階段及各階段的特點分析;柴油機著火延遲期的影響因素;柴油機燃燒放熱規(guī)律的三要素及其控制;柴油機燃油噴射系統(tǒng)的電子控制;柴油的噴射過程,供油規(guī)律及其噴油規(guī)律;柴油機混合氣形成的特點;柴油機燃燒過程的影響因素;HCCI燃燒技術(shù)的原理及特點。教學難點柴油機燃燒過程的各階段特點;燃燒放熱規(guī)律的三要素;燃油的噴射和霧化;柴油機燃燒室對混合氣的形成影響;影響燃燒過程的因素;教學進程(含教學內(nèi)容、教學方法、輔助手段)第一節(jié)柴油機燃燒過程一、燃燒過程概述燃燒的四個時期:即火延遲期(又稱為滯燃期)、速燃期、緩燃期和補燃期。二、燃燒放熱規(guī)律合理的燃燒過程應(yīng)做到著火延遲期要縮短,速燃期不過急,緩燃期要加快,后燃期不要過長。柴油機與汽油機燃燒過程的對比四、柴油機的有害排放物和噪聲振動1.柴油機的有害排放物;2.柴油機的噪聲和振動來源;3.控制噪聲與振動的措施。第二節(jié)柴油噴射及霧化一、供油系統(tǒng)和噴射過程1.柴油機供油系統(tǒng);2.噴油泵速度特性及其校正;3.噴射過程1).噴射延遲階段;2).主噴階段;3).噴射結(jié)束階段。4.供油規(guī)律和噴油規(guī)律;5.不正常噴射現(xiàn)象和噴射系統(tǒng)中的穴蝕破壞;1).二次噴射;2).滴油現(xiàn)象;3).斷續(xù)噴射;4).不規(guī)則噴射和隔次噴射。二、燃油的霧化和油束特性1.噴油霧化;2.油束特性。三、對噴射系統(tǒng)的要求1.避免出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象和穴蝕破壞;2.根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速和負荷,控制最佳的噴油時刻和燃油量;3.應(yīng)盡可能實現(xiàn)理想的噴油規(guī)律;4.良好的油束特性能滿足具體燃燒室的要求;5.噴射系統(tǒng)的強化。四、柴油機電控噴射系統(tǒng)1.電控柴油噴射系統(tǒng)的分類及工作原理;1).位置控制式噴油系統(tǒng);2).時間控制式噴油系統(tǒng).2.電控柴油噴射系統(tǒng)的組成;3.電控柴油噴射系統(tǒng)的控制功能;1).噴油量的控制;2).噴油定時的控制;3).怠速轉(zhuǎn)速的控制;4).起動噴油量的控制;5).各缸噴油均勻性的控制;6).過渡性能與煙度控制;7).噴油規(guī)律與噴油壓力的控制;8).廢氣再循環(huán)的控制;9)擴展的功能。第三節(jié)混合氣的形成和燃燒室一、柴油機混合氣形成特點和方式1.柴油機混合氣形成的三個條件;2.柴油機混合氣形成方式。分隔式燃燒室1.渦流室燃燒室2.預(yù)燃室燃燒室3.分隔式燃燒室柴油機的性能持點。直噴式燃燒室1.開式燃燒室;2.半開式燃燒室中的空氣運動;3.半開式燃燒室;4.直噴式燃燒室柴油機的性能特點。其他燃燒室1.球型油膜燃燒室;2.非回轉(zhuǎn)體燃燒室。不同燃燒室的比較與選用1.重型汽車、大型工程機械用柴油機燃燒室選用;2.轎車柴油機燃燒室選用;3.中、輕型車柴油機燃燒室選用;4.小型拖拉機、農(nóng)用運輸車柴油機燃燒室選用。第四節(jié)燃燒過程的影響因素一、燃油噴射、氣流運動與燃燒室形狀間的配合在燃油噴射、氣流運動與燃燒室形狀間的配合中,一般應(yīng)兼顧各方面的要求,并根據(jù)具體使用情況有所側(cè)重,尋求一個較理想的折衷方案。二、影響燃燒過程的運轉(zhuǎn)因素1.負荷;2.轉(zhuǎn)速;3.供油提前角;4.燃油的十六烷值;5.廢氣再循環(huán)(EGR);6.壓縮比和增壓度。第五節(jié)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒(HCCI)發(fā)動機一、傳統(tǒng)燃燒方式的局限性1.火花點火式;2.壓燃式。二、均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的原理及應(yīng)用現(xiàn)狀1.HCCI技術(shù)的基本原理;2.HCCI應(yīng)用現(xiàn)狀。三、HCCI發(fā)動機的主要特點四、HCCI的燃燒特性五、HCCI技術(shù)尚待解決的問題六、均質(zhì)壓燃燃燒放熱時間的控制1.控制混合氣在壓縮行程結(jié)束時的溫度;2.控制混合氣的自燃溫度;3.工況變化及冷起動時的燃燒時間控制。七、HCCI發(fā)動機工作范圍受到的限制及擴展方法1.HCCI發(fā)動機工作范圍在低負荷受到的限制及擴展方法;2.HCCI發(fā)動機工作范圍在高負荷受到的限制及擴展方法。(1)5學時,為理論授課。(2)各部分時間分配可根據(jù)實際授課情況調(diào)整,總計時間不超過5學時(3)采用多媒體課件教學,在多媒體教室講授。(4)板書設(shè)計:左側(cè)一欄中陰影部分為板書基本內(nèi)容教學方式和手段課堂講授、現(xiàn)場提問等方式;多媒體輔助教學。本章教學小結(jié)本章主要介紹了柴油機的燃油系統(tǒng),供油原理以及燃油的噴射與霧化過程;分析了柴油機燃燒過程的四個階段,分析燃燒過程中的影響因素。同時介紹HCCI新型燃燒技術(shù)的原理及發(fā)展。其中燃油系統(tǒng)的供油與噴射工作原理比較復(fù)雜,需要結(jié)合圖片動畫來理解。作業(yè)題1.章節(jié)課后思考題:2.習題:一:判斷題1,為了兼顧發(fā)動機的各種性能,合理的燃燒過程應(yīng)做到著火延遲期要縮短,速燃期不過急,緩燃期要加快,補燃期不要過長。2,瞬時放熱速率是指在燃燒過程中的某一時刻,單位時間內(nèi)缸內(nèi)燃燒的燃油造成的壓力升高率。3,柴油機噴射過程是指噴油嘴開始噴油到噴油器停止噴油的過程。4,供油規(guī)律是單位時間內(nèi)(或1°噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角內(nèi))噴油泵的供油量隨時間(或噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角)的變化關(guān)系。有時候也可以稱之為噴油規(guī)律。5,柴油機在進氣過程中進入燃燒室的是可燃混合氣,在壓縮過程接近終了時混合氣才開始燃燒。二:填空題6,燃燒過程是柴油機工作過程的核心部分,為便于分析,可將其人為地劃分為四個階段,即、、、。7,柴油機混合氣形成的兩種基本形式:、。8,柴油機電控噴油系統(tǒng)與汽油機類似,也由,,三部分組成。9,柴油機放熱規(guī)律的三要素是,,。10,柴油機常見異常噴射現(xiàn)象包括:、、、。11,分隔式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點是除了位于活塞頂部的外,還有位于缸蓋內(nèi)的,兩者之間有通道相連。燃油不直接噴入內(nèi),而是噴入內(nèi)。12,柴油機廢氣中的有害排放物主要包括:、、以及等。13,油束的霧化質(zhì)量一般是指油束中液滴的和??梢杂靡旱纹骄睆絹肀硎?。是指油束中液滴大小相同的程度以及液滴在油束內(nèi)分布的均勻程度。14,廢氣再循環(huán)已得到了較多的實際應(yīng)用,它是指將一部分已燃的再次引入燃燒室內(nèi)參加燃燒。三:簡答題15,緩燃期是在膨脹過程中進行的,從動力性和經(jīng)濟性的角度來說,緩燃期應(yīng)該短些,通過什么方法可以縮短緩燃期?16,后燃現(xiàn)象為什么要盡量減少?17,簡述控制噪聲與振動的措施。簡答18,簡述什么是噴油器流通特性?并簡略說明噴油器流通截面對噴油過程和柴油機性能影響。19,簡述什么是燃油的霧化?為什么要將燃油霧化?20,直噴式燃燒室柴油機的性能特點21,燃油的十六烷值對柴油機燃燒過程有何影響?22,供油提前角為什么有一個最佳值?供油提前角太大或太小對柴油機燃燒過程各會產(chǎn)生哪些影響?23,柴油機著火需要哪些條件?為什么柴油機是多處著火?24,供油系統(tǒng)中穴蝕破壞一般發(fā)生在什么地方?其發(fā)生的主要原因是什么?25,電控柴油噴射系統(tǒng)可以實現(xiàn)哪些控制功能?主要參考資料1.《汽車發(fā)動機原理教程》.劉崢,王建昕主編.清華大學出版社出版,20012.《發(fā)動機原理》.林學東主編.機械工業(yè)出版社出版,20083.

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