《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理（第5版）》 教案 第五章 柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒

《發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)》教案《發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)》教案（章節(jié)備課）章節(jié)第五章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒理論授課時(shí)間5學(xué)時(shí)教學(xué)目的和要求掌握柴油機(jī)的燃燒過程與放熱規(guī)律；了解柴油機(jī)與汽油機(jī)燃燒過程的異同；掌握柴油的噴射和霧化；掌握柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的電子控制；了解柴油機(jī)的有害排放物及震動(dòng)和噪聲的控制；掌握混合氣的形成方法和特點(diǎn)及各種燃燒室的特點(diǎn)；掌握影響燃燒過程的因素；掌握HCCI技術(shù)的原理、主要特點(diǎn)、燃燒特性及放熱時(shí)間的控制；了解HCCI技術(shù)的應(yīng)用和尚待解決的問題。教學(xué)重點(diǎn)柴油機(jī)燃燒過程的4個(gè)階段及各階段的特點(diǎn)分析；柴油機(jī)著火延遲期的影響因素；柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律的三要素及其控制；柴油機(jī)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(jī)混合氣形成的特點(diǎn)；柴油機(jī)燃燒過程的影響因素；HCCI燃燒技術(shù)的原理及特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)柴油機(jī)燃燒過程的各階段特點(diǎn)；燃燒放熱規(guī)律的三要素；燃油的噴射和霧化；柴油機(jī)燃燒室對(duì)混合氣的形成影響；影響燃燒過程的因素；教學(xué)進(jìn)程（含教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、輔助手段）第一節(jié)柴油機(jī)燃燒過程一、燃燒過程概述燃燒的四個(gè)時(shí)期：即火延遲期（又稱為滯燃期）、速燃期、緩燃期和補(bǔ)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(zhǎng)。柴油機(jī)與汽油機(jī)燃燒過程的對(duì)比四、柴油機(jī)的有害排放物和噪聲振動(dòng)1.柴油機(jī)的有害排放物；2.柴油機(jī)的噪聲和振動(dòng)來源；3.控制噪聲與振動(dòng)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(jī)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(duì)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(fù)荷，控制最佳的噴油時(shí)刻和燃油量；3.應(yīng)盡可能實(shí)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(qiáng)化。四、柴油機(jī)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(shí)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(shí)的控制;3）.怠速轉(zhuǎn)速的控制;4）.起動(dòng)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(kuò)展的功能。第三節(jié)混合氣的形成和燃燒室一、柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn)和方式1.柴油機(jī)混合氣形成的三個(gè)條件；2.柴油機(jī)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(jī)的性能持點(diǎn)。直噴式燃燒室1.開式燃燒室；2.半開式燃燒室中的空氣運(yùn)動(dòng)；3.半開式燃燒室；4.直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn)。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(jī)械用柴油機(jī)燃燒室選用；2.轎車柴油機(jī)燃燒室選用；3.中、輕型車柴油機(jī)燃燒室選用；4.小型拖拉機(jī)、農(nóng)用運(yùn)輸車柴油機(jī)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(yùn)動(dòng)與燃燒室形狀間的配合在燃油噴射、氣流運(yùn)動(dòng)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(gè)較理想的折衷方案。二、影響燃燒過程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素1.負(fù)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(dòng)機(jī)一、傳統(tǒng)燃燒方式的局限性1.火花點(diǎn)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(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)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(shí)間的控制1.控制混合氣在壓縮行程結(jié)束時(shí)的溫度；2.控制混合氣的自燃溫度；3.工況變化及冷起動(dòng)時(shí)的燃燒時(shí)間控制。七、HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍受到的限制及擴(kuò)展方法1.HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍在低負(fù)荷受到的限制及擴(kuò)展方法；2.HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍在高負(fù)荷受到的限制及擴(kuò)展方法。（1）5學(xué)時(shí)，為理論授課。（2）各部分時(shí)間分配可根據(jù)實(shí)際授課情況調(diào)整，總計(jì)時(shí)間不超過5學(xué)時(shí)（3）采用多媒體課件教學(xué)，在多媒體教室講授。（4）板書設(shè)計(jì)：左側(cè)一欄中陰影部分為板書基本內(nèi)容教學(xué)方式和手段課堂講授、現(xiàn)場(chǎng)提問等方式；多媒體輔助教學(xué)。本章教學(xué)小結(jié)本章主要介紹了柴油機(jī)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(jī)燃燒過程的四個(gè)階段，分析燃燒過程中的影響因素。同時(shí)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(dòng)畫來理解。作業(yè)題1.章節(jié)課后思考題：2.習(xí)題：一：判斷題1，為了兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)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(bǔ)燃期不要過長(zhǎng)。2，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)缸內(nèi)燃燒的燃油造成的壓力升高率。3，柴油機(jī)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(shí)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(shí)間（或噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。有時(shí)候也可以稱之為噴油規(guī)律。5，柴油機(jī)在進(jìn)氣過程中進(jìn)入燃燒室的是可燃混合氣，在壓縮過程接近終了時(shí)混合氣才開始燃燒。二：填空題6，燃燒過程是柴油機(jī)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(gè)階段，即、、、。7，柴油機(jī)混合氣形成的兩種基本形式：、。8，柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)與汽油機(jī)類似，也由，，三部分組成。9，柴油機(jī)放熱規(guī)律的三要素是，，。10，柴油機(jī)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(diǎn)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(jī)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。可以用液滴平均直徑來表示。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(shí)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(jiǎn)答題15，緩燃期是在膨脹過程中進(jìn)行的，從動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)述控制噪聲與振動(dòng)的措施。簡(jiǎn)答18，簡(jiǎn)述什么是噴油器流通特性？并簡(jiǎn)略說明噴油器流通截面對(duì)噴油過程和柴油機(jī)性能影響。19，簡(jiǎn)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(jī)的性能特點(diǎn)21，燃油的十六烷值對(duì)柴油機(jī)燃燒過程有何影響？22，供油提前角為什么有一個(gè)最佳值？供油提前角太大或太小對(duì)柴油機(jī)燃燒過程各會(huì)產(chǎn)生哪些影響？23，柴油機(jī)著火需要哪些條件？為什么柴油機(jī)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(shí)現(xiàn)哪些控制功能？主要參考資料1.《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理教程》.劉崢，王建昕主編.清華大學(xué)出版社出版，20012.《發(fā)動(dòng)機(jī)原理》.林學(xué)東主編.機(jī)械工業(yè)出版社出版，20083.