发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件

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1、第六章第六章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧本章要求：本章要求：了解：了解：柴油机有害排放物的生成机理与噪声，柴油机有害排放物的生成机理与噪声，柴油机燃烧室的分类，特点和对燃烧的影响。柴油机燃烧室的分类，特点和对燃烧的影响。理解：理解：影响燃烧的因素和措施。影响燃烧的因素和措施。掌握：掌握：柴油机混合气的形成，柴油机燃烧过程，柴油机混合气的形成，柴油机燃烧过程，柴油机的喷射与雾化。柴油机的喷射与雾化。 发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同：柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同： 1 1、混合气形成的方法：、混合气形成的方法： 汽油机：缸外（化油器及

2、进气管中），较均匀一致。汽油机：缸外（化油器及进气管中），较均匀一致。 柴油机：缸内形成混合气柴油机：缸内形成混合气, ,燃烧时混合气不均匀。燃烧时混合气不均匀。 2 2、着火和燃烧的方式：、着火和燃烧的方式： 汽汽油油机机：点点燃燃式式，着着火火后后靠靠火火焰焰传传播播燃燃烧烧，着着火火时时机机、地点均能控制。地点均能控制。 柴柴油油机机：压压燃燃式式, ,油油滴滴扩扩散散燃燃烧烧, ,着着火火时时机机、地地点点不不能能控控制。制。 3 3、保证及时、完全燃烧的方法：、保证及时、完全燃烧的方法： 汽油机：提高火焰传播速度。汽油机：提高火焰传播速度。 柴油机：保证及时形成较均匀的混合气。柴油机

3、：保证及时形成较均匀的混合气。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件第一节第一节 混合气形成与燃烧过程混合气形成与燃烧过程柴柴油油机机是是在在压压缩缩过过程程中中活活塞塞接接近近上上止止点点时时, ,借借助助喷喷油油设设备备将将燃燃油油在在高高压压下下成成雾雾状状喷喷入入燃燃烧烧室室, ,以以便便与空气形成可燃混合气。与空气形成可燃混合气。油滴的着火要满足两个条件：油滴的着火要满足两个条件：（1 1）混合气的温度要高于着火临界温度。）混合气的温度要高于着火临界温度。（2 2）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在着火界限之内。着火界限之内。 着火时机、地点

4、不固定，着火点位于喷注外围与核心之间。着火时机、地点不固定，着火点位于喷注外围与核心之间。 一、燃烧方式一、燃烧方式-油滴扩散燃烧油滴扩散燃烧发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件图图6-1 6-1 单个油滴的着火区域单个油滴的着火区域直径：直径：5150um5150um( (中间较大中间较大) )T Tc c- -热空气温度热空气温度；T Tw w- -油滴周围混油滴周围混合气温度合气温度；C Cu u- -油滴周围混油滴周围混合气浓度合气浓度；W-W-化学反应速化学反应速度度。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件在稀火焰区形成着火核心；稀熄火区是未燃在稀火焰区形成着火核心；稀熄火区是未燃HC

5、HC的主要来源的主要来源后喷现象：雾化和贯穿度小，形成后喷现象：雾化和贯穿度小，形成COCO、碳粒和未燃、碳粒和未燃HCHC等等发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件二、燃烧过程二、燃烧过程- -滞燃期滞燃期 - -速燃速燃期期 - -缓燃期缓燃期 - -后燃期后燃期 h h- -针阀升针阀升程程 Q Q- -循环放热量循环放热量 dQ/ddQ/d- -放热速率放热速率 dq/ddq/d- -喷油速率喷油速率1)1)喷油始点喷油始点2)2)缸内压力线偏缸内压力线偏离纯压缩线始点离纯压缩线始点3)3)最高压力点最高压力点4)4)最高温度点最高温度点发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件、滞燃期（、滞

6、燃期（1-21-2） 在压缩终点在压缩终点,Tc=450-800,Tc=450-800,大于柴油的自燃温大于柴油的自燃温度（度（330-350330-350）, ,但不会立即着火但不会立即着火, ,进行着火前进行着火前的准备。的准备。 物理准备物理准备：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。 化学准备化学准备：裂化，着火前的氧化反应。：裂化，着火前的氧化反应。 一般着火延迟时间一般着火延迟时间i i0.0007-0.003s0.0007-0.003s 从从喷喷油油开开始始到到缸缸内内压压力力线线与与压压缩缩线线偏偏离离的的始始点点阶段，称为滞燃期或着火延迟期。阶段，称为

7、滞燃期或着火延迟期。( (图图6-26-2) )喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响i i的主要因素。的主要因素。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件、速燃期（、速燃期（2-32-3） （图（图6-26-2） 着着火火后后，在在滞滞燃燃期期内内形形成成的的混混合合气气此此时时同同时时燃燃烧烧，活活塞塞在在上上止止点点附附近近，接接近近于于等等容容燃燃烧烧，平平均均压压力力升升高高率率P/=(PP/=(P3 3-P-P2 2)/()/(3 3-2 2) ) 升升高高很很快，放热率快，放热率d/d d/d 大。大。 柴油机柴油机P/P/一般一般0.40.6MPa/0

8、.40.6MPa/A 同同时时，喷喷油油持持续续进进行行，形形成成燃燃烧烧与与喷喷油油的的重重叠叠，喷油常在速燃期结束。喷油常在速燃期结束。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件、缓燃期（、缓燃期（3-43-4） （图（图6-26-2） 速速燃燃期期内内喷喷入入的的燃燃油油在在此此阶阶段段燃燃烧烧，放放热热量量较较大大，占占总总放放热热量量的的707080%80%。一一般般在在上上止止点点后后202035CA35CA，出出现现循循环环最最高高温温度度，达达1600160020002000。大大部部分分燃燃油油在在此此阶阶段段燃燃烧。燃烧产物增多，氧和燃油浓度下降，燃烧速度缓慢。烧。燃烧产物增多，

9、氧和燃油浓度下降，燃烧速度缓慢。 温温度度虽虽升升高高，但但活活塞塞已已下下行行，压压力力近近似似不不变变，近近于于等等压压燃烧燃烧。由于混合时间短，高温缺氧下易形成碳烟，要求由于混合时间短，高温缺氧下易形成碳烟，要求11。、后燃期（、后燃期（4-4-） 从温度最高到燃料燃烧结束。从温度最高到燃料燃烧结束。 远远离离上上止止点点放放热热，大大量量的的热热传传给给冷冷却却系系，使使排排气气温温度度升升高高，零零件件热热负负荷荷增增加加，导导致致柴柴油油机机动动力力性性、经经济济性性下下降降，故故应尽量减少后燃应尽量减少后燃。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件三、燃烧过程中存在的问题三、燃烧过程

10、中存在的问题 1.1.混合气形成困难，燃烧不完全。混合气形成困难，燃烧不完全。混合极不均匀混合极不均匀混合气形成时间短，边喷油、边混合、混合气形成时间短，边喷油、边混合、 边燃烧。边燃烧。 改进措施：改进措施： 促进混合气的形成。促进混合气的形成。 结构上，促进缸内的涡流运动。结构上，促进缸内的涡流运动。 供给较多的空气。供给较多的空气。 大大于于1 1，一一般般取取1.31.3。但但是是至至少少30%30%的的空空气气未未被被利利用用，使使气气缸缸工工作作容容积积的的利利用用程程度度降降低低，使使升升功功率率、平平均均有有效效压力降低，这与提高其动力性相矛盾。压力降低，这与提高其动力性相矛盾

11、。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 2.2.工作粗暴，燃烧噪音较大。工作粗暴，燃烧噪音较大。 速速燃燃期期内内, ,急急剧剧升升高高的的压压力力直直接接使使燃燃烧烧室室壁壁面面及及活活塞塞、曲曲轴轴等等机机件件产产生生强强烈烈的的振振动动, ,并并通通过过气气缸壁传到外部缸壁传到外部, ,形成形成燃烧噪音燃烧噪音。 燃燃烧烧噪噪音音与与速速燃燃期期内内的的P/P/有有很很大大关关系系。为使工作柔和，要求为使工作柔和，要求P/400kpa/CAP/400kpa/CA。 P/P/的的大大小小主主要要与与滞滞燃燃期期中中形形成成的的可可燃燃混混合合气气的的数数量量有有关关，缩缩短短着着火火延延迟

12、迟时时间间i i，减减少少滞滞燃燃期期内内的的喷喷油油量量，抑抑制制此此阶阶段段混混合合气气的的形形成成, ,可减小可减小燃烧噪音燃烧噪音, ,但与提高动力性相矛盾。但与提高动力性相矛盾。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件3.3.排气冒黑烟排气冒黑烟 主要发生在大负荷工况时主要发生在大负荷工况时，如加速，爬坡时。，如加速，爬坡时。 燃油在燃油在高温缺氧高温缺氧下燃烧时易形成下燃烧时易形成碳烟碳烟。减少黑烟的主要措施减少黑烟的主要措施: : (1)(1)增增加加过过量量空空气气系系数数。但但与与提提高高柴柴油油机机的的动动力力性相矛盾。性相矛盾。（2 2）改改善善混混合合气气的的形形成成。与与

13、改改善善柴柴油油机机工工作作的的柔柔和性相矛盾。和性相矛盾。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件4.4.排气冒蓝烟、白烟排气冒蓝烟、白烟 在在冷冷起起动动及及怠怠速速、低低负负荷荷运运转转时时，气气缸缸内内温温度度低低，燃燃烧烧不不良良，不不同同直直径径的的柴柴油油微微粒粒随随废废气气排排出出，受受光光线线的的反反射射呈呈现现不不同同的的颜颜色色，白白烟烟是是由由0.60.61 1微微米米的的颗颗粒粒构构成成，而而蓝蓝烟烟是是由由0.60.6微微米米以以下下的的颗颗粒构成。粒构成。 暖暖机机时时，一一般般先先冒冒白白烟烟，后后冒冒蓝蓝烟烟，然然后后变变为为无无色。色。发动机原理柴油机混合气形成

14、与燃烧课件图图6-3 柴油机与汽油机的放热规律柴油机与汽油机的放热规律定义：定义：放热率放热率dQ/d(dQ/d(每度曲轴转每度曲轴转角的放热量角的放热量) )随曲轴随曲轴转角的变化关系。转角的变化关系。它决定压力升高率它决定压力升高率(噪噪音音)的变化和热效率。的变化和热效率。 四、燃烧过程的放热规律四、燃烧过程的放热规律理想的放热规律应想的放热规律应为：为：曲线要先缓后急。曲线要先缓后急。放热开始时刻要适放热开始时刻要适当提前当提前, ,持续时间为持续时间为40CA40CA。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件在燃烧期内，放热过程分三个阶段：在燃烧期内，放热过程分三个阶段： 预混合燃烧阶段

15、预混合燃烧阶段对应速燃期，放热率很高，历时对应速燃期，放热率很高，历时 3 7A 3 7A。 扩散燃烧阶段扩散燃烧阶段对应缓燃期，放热率下降，为主放对应缓燃期，放热率下降，为主放 热阶段，历时热阶段，历时40A40A。 这两个阶段放热达这两个阶段放热达80%80%。 放热放热“尾巴尾巴”对应后燃期，放热对应后燃期，放热20%20%。放放热热规规律律三三要要素素：燃燃烧烧始始点点、放放热热曲曲线线形形状状、持持续续时间。时间。燃烧始点燃烧始点使最高压力发生在上止点后使最高压力发生在上止点后78 A78 A。曲线形状曲线形状开始放热适中开始放热适中, ,然后燃烧加快，尾巴尽量短。然后燃烧加快，尾巴

16、尽量短。燃烧持续时间燃烧持续时间最佳约为最佳约为40 A40 A发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件第二节第二节 柴油机混合气的形成柴油机混合气的形成 柴柴油油机机混混合合气气形形成成靠靠三三方方面面的的相相互互作作用用：一一是是燃燃烧烧室室的的结结构构, ,二二是是燃燃料料的的喷喷雾雾，三三是是缸缸内内适适当当的空气运动。的空气运动。混合气形成特点混合气形成特点: 1、缸内形成、缸内形成 2、时间极短、时间极短 3、过量空气系数较大、过量空气系数较大 4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度（汽保证燃烧完全、及

17、时靠加快混合气的形成速度（汽油机是提高火焰传播速度）油机是提高火焰传播速度）发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件混合气形成方法混合气形成方法: 由由不不同同喷喷雾雾及及气气流流运运动动组组成成了了各各种种混混合合气气形形成成方方式，其基本型式可分为：式，其基本型式可分为： 空间雾化混合，油膜蒸发混合空间雾化混合，油膜蒸发混合。空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油滴空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油滴与空气涡流混合。与空气涡流混合。油膜蒸发混合：将燃油喷向燃烧室璧面以油膜蒸发油膜蒸发混合：将燃油喷向燃烧室璧面以油膜蒸发油气与空气涡流混合。油气与空气涡流混合。 在在车车用用柴柴油油机

18、机中中，两两种种方方式式均均有有，但但多多数数以以空空间间雾雾化化混混合合为为主主。球球形形燃燃烧烧室室柴柴油油机机以以油油膜膜蒸蒸发发混合方式为主。混合方式为主。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 1.1.燃油的雾化燃油的雾化 燃燃油油在在经经喷喷孔孔喷喷出出时时，在在气气缸缸中中被被破破碎碎成成微粒的过程。微粒的过程。喷油横截喷油横截面上燃油面上燃油分布分布喷油横截面喷油横截面上油粒速度上油粒速度L:射程射程 :锥角锥角图图6-5 喷注的形状喷注的形状一、燃油的喷雾一、燃油的喷雾发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件2 2喷注的特征：喷注的特征： 喷注射程喷注射程L：表示喷注贯穿深度；：表

19、示喷注贯穿深度； 喷注锥角喷注锥角：表示喷注紧密程度；：表示喷注紧密程度； 细微度和均匀度：表示雾化程度。细微度和均匀度：表示雾化程度。 细微度细微度-油注中的平均直径油注中的平均直径 均匀度均匀度-油注中最大直径与最小直径之油注中最大直径与最小直径之差差3 3影响喷注质量的主要因素：影响喷注质量的主要因素：喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油的喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油的粘度等。粘度等。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件二、空气运动对混合气形成的影响二、空气运动对混合气形成的影响 缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与周围空气的混合，

20、促进燃烧过程的进行。周围空气的混合，促进燃烧过程的进行。 但涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠；但涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠；涡流过强也涡流过强也使进气阻力加大，充量系数下降。使进气阻力加大，充量系数下降。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件三、典型燃烧室结构分析三、典型燃烧室结构分析 1 1燃烧室分为两大类燃烧室分为两大类: :直喷式和分开式直喷式和分开式。 直喷式燃烧室直喷式燃烧室：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的 一个统一空间。一个统一空间。（缸径大于（缸径大于100mm100mm，转速大于，转速大于3000r/min3000r/min的

21、柴油机基本用直喷式的）的柴油机基本用直喷式的）根据凹坑深度分：根据凹坑深度分： 开式燃烧室开式燃烧室浅坑型，如浅坑型，如浅盆形浅盆形或或浅浅形形燃烧室燃烧室 半开式燃烧室半开式燃烧室深坑型，如深坑型，如形形和和球形球形燃烧室燃烧室分开式燃烧室分开式燃烧室：由主燃室和副燃室两部分组成。：由主燃室和副燃室两部分组成。 如：如：涡流室式涡流室式燃烧室和燃烧室和预燃室式预燃室式燃烧室燃烧室（高速小缸径柴油机多采用分开式燃烧室）（高速小缸径柴油机多采用分开式燃烧室）发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 2 2对柴油机燃烧室的要求：对柴油机燃烧室的要求： 小，但应燃烧完全及时；小，但应燃烧完全及时； 适度

22、的适度的P/P/和和P Pz z值；值；以保证工作柔和，以保证工作柔和， 平稳，可靠；平稳，可靠； 排气品质好；排气品质好； 变工况适应好；变工况适应好；应在负荷、转速变化时，应在负荷、转速变化时， 柴油机性能稳定；柴油机性能稳定； 冷起动性好；冷起动性好； 制造、维修方便。制造、维修方便。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件3 3、直喷式燃烧室的空气涡流运动、直喷式燃烧室的空气涡流运动 空气涡流运动是加速混合气形成的空气涡流运动是加速混合气形成的有效手段；也是保证完善燃烧的重有效手段；也是保证完善燃烧的重要条件。要条件。 直喷式燃烧室产生涡流运动的方法直喷式燃烧室产生涡流运动的方法有种：有种

23、： 1 1）进气涡流）进气涡流靠切向进气道和螺旋靠切向进气道和螺旋进气道形成。进气道形成。切向进气道：切向进气道：气道母线与气缸相切，气道母线与气缸相切，在气门前强烈收缩，使气流越来越在气门前强烈收缩，使气流越来越快进入气缸后受缸壁的约束而转向，快进入气缸后受缸壁的约束而转向，形成涡流。形成涡流。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件螺旋进气道：螺旋进气道：气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心一定位置。气流形成绕气门中心的旋转运动，进入气缸心一定位置。气流形成绕气门中心的旋转运动，进入气缸后近于切向气流，沿气缸壁绕气缸中心旋转运动。应用于后近于切向气流，

24、沿气缸壁绕气缸中心旋转运动。应用于高速柴油机上。高速柴油机上。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件2 2）挤气涡流）挤气涡流- - -在压缩行程后期，在压缩行程后期，活塞接近上止点时，活塞接近上止点时，活塞顶上方环形空活塞顶上方环形空间中的空气被挤入间中的空气被挤入活塞顶部的燃烧室活塞顶部的燃烧室内，造成的空气的内，造成的空气的涡流运动。涡流运动。涡流强度较进气涡涡流强度较进气涡流小，只起辅助作流小，只起辅助作用。用。逆挤流逆挤流发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件4 4、直喷式燃烧室、直喷式燃烧室1 1）开式燃烧室浅坑型）开式燃烧室浅坑型 混合气形成方式以空间混合为主。形成质量依靠混合气形成

25、方式以空间混合为主。形成质量依靠燃油喷雾的细微度及油束在燃烧室内的均匀分燃油喷雾的细微度及油束在燃烧室内的均匀分布实现。进气无涡流布实现。进气无涡流特点：结构简单，特点：结构简单，F/VF/V小，小，Q放放 ，起动性好，经，起动性好，经济性好，热负荷低；但济性好，热负荷低；但大（大（1.72.2)，工作粗，工作粗暴，对燃料要求高。暴，对燃料要求高。 如：浅如：浅型燃烧室。大缸径柴油机多采用开式燃烧室。型燃烧室。大缸径柴油机多采用开式燃烧室。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件浅浅型燃烧室型燃烧室发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件2 2）半开式燃烧室深坑型）半开式燃烧室深坑型 混合气形成方式有

26、空间混合和油膜蒸发混合。形成质量依靠混合气形成方式有空间混合和油膜蒸发混合。形成质量依靠多油注高压喷射。一般有较强的进气涡流。多油注高压喷射。一般有较强的进气涡流。 型燃烧室（典型）型燃烧室（典型） 混合气形成：混合气形成：空间雾化混合为主。空间雾化混合为主。 一般采用多孔喷嘴，并组织一定的进气涡流和挤气涡流，以加一般采用多孔喷嘴，并组织一定的进气涡流和挤气涡流，以加速混合气的形成。速混合气的形成。主要特点：主要特点：z面容比小，面容比小，Q放放，经济性好。，经济性好。z低温起动性好低温起动性好z采用多孔喷嘴，高压喷射。采用多孔喷嘴，高压喷射。zP/和和Pz大，工作粗暴。大，工作粗暴。z大，动

27、力性差。大，动力性差。z形成碳烟多，氮氧化物多、排放差。形成碳烟多，氮氧化物多、排放差。z多用于多用于3000r/min以下的柴油机（车用柴油机）。以下的柴油机（车用柴油机）。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件型燃烧室型燃烧室发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 球形燃烧室球形燃烧室 混合气形成：混合气形成：油膜蒸发。油膜蒸发。 一般采用单孔喷嘴，一般采用单孔喷嘴，均配有螺旋进气道以产生强进气涡流。均配有螺旋进气道以产生强进气涡流。 主要特点：主要特点：z面容比小，经济性好。面容比小，经济性好。zP/和和Pz较小，工作柔和。较小，工作柔和。z对燃油的品质及雾化质量要求低，可以燃用多对燃油的品

28、质及雾化质量要求低，可以燃用多种燃料。种燃料。z冷起动困难。冷起动困难。z低速、加速时冒黑烟。低速、加速时冒黑烟。z不适于增压，变工况适应性差。不适于增压，变工况适应性差。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件球型燃烧室球型燃烧室发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件5 5、分开式燃烧室、分开式燃烧室1 1）涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室 混合气形成：混合气形成：空间雾化混合为主。一般采用轴针式喷油空间雾化混合为主。一般采用轴针式喷油器。器。主要特点：主要特点：z喷雾质量要求不高喷雾质量要求不高(利用强压缩涡流形成混合气，喷油压力可降低利用强压缩涡流形成混合气，喷油压力可降低)zP/较小，工作柔和，

29、噪音低较小，工作柔和，噪音低（副燃室燃烧滞燃期短，主燃室燃烧（副燃室燃烧滞燃期短，主燃室燃烧活塞已下行）活塞已下行）z空气利用率高，空气利用率高，值可较小值可较小（1.2.13）z高速性能好。高速性能好。（涡流随转速升高而加强）（涡流随转速升高而加强）z排污低排污低（最高燃烧温度低）（最高燃烧温度低）z变工况适应性好，对转速不敏感变工况适应性好，对转速不敏感（转速变化，涡流的流动特性基本（转速变化，涡流的流动特性基本不变）不变）z面容比大，经济性较差，启动性差面容比大，经济性较差，启动性差（传热和流动损失大，装电热塞）（传热和流动损失大，装电热塞）发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件涡流室式燃

30、烧室涡流室式燃烧室发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件1 1）预燃室）预燃室式燃烧室式燃烧室 混合气形成：混合气形成：空间雾化混合为主。一般采用轴针式空间雾化混合为主。一般采用轴针式喷油器。喷油器。主要特点：主要特点：z喷雾质量要求不高喷雾质量要求不高（预燃室形成强的紊流和二次喷射的（预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃烧燃烧涡流涡流形成混合气）。形成混合气）。zP/较小，工作柔和。较小，工作柔和。z空气利用率高，空气利用率高，值可较小。值可较小。z变工况适应性好，对转速不敏感。变工况适应性好，对转速不敏感。zNOx排放低排放低z启动性差，面容比较大，经济性差启动性差，面容比较大，经济性差z低速噪

31、声（惰转噪声）大低速噪声（惰转噪声）大(预燃室气体速度低，油束贯穿力大，喷预燃室气体速度低，油束贯穿力大，喷射的燃油进入主燃室，使主燃室燃油滞燃期增长射的燃油进入主燃室，使主燃室燃油滞燃期增长)发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件预燃室式燃烧室预燃室式燃烧室发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件各种燃烧室的比较各种燃烧室的比较发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件第三节第三节 燃油的喷射燃油的喷射一、喷射过程一、喷射过程 1 1燃油的喷射：燃油的喷射： 燃燃油油在在喷喷油油泵泵泵泵室室中中，受受到到柱柱塞塞压压缩缩，压压力升高，经喷油器喷出的过程。力升高，经喷油器喷出的过程。 2 2分三个阶段：分

32、三个阶段： 喷油延迟阶段，主喷射阶段，滴漏阶段。喷油延迟阶段，主喷射阶段，滴漏阶段。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件图图6-17 6-17 燃油的喷射过程燃油的喷射过程发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件二、不正常喷射二、不正常喷射二次喷射二次喷射 针阀落座后，过大的针阀落座后，过大的反射波（高压油管内）反射波（高压油管内）使针阀再次升起而喷使针阀再次升起而喷油的现象。油的现象。危害：危害：喷油时间喷油时间，喷油量，喷油量，后燃加重，后燃加重发动机过热，发动机过热，排气温度排气温度，燃油消耗率，燃油消耗率 喷射压力低，雾化不良，燃烧过程中喷入气缸，排气喷射压力低，雾化不良，燃烧过程中喷入气

33、缸，排气冒黑烟，积碳。冒黑烟，积碳。 （高速、高负荷时较严重）（高速、高负荷时较严重）发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 隔次喷射发生在怠隔次喷射发生在怠速运行时，造成柴油机速运行时，造成柴油机怠速运转不稳。怠速运转不稳。三、避免不正常喷三、避免不正常喷射的措施射的措施 减少高压容积，减少高压容积，缩短高压油管长度，缩短高压油管长度，合理选择喷射系统参合理选择喷射系统参数。数。断续喷射、隔次喷射断续喷射、隔次喷射 断续喷射常发生在低断续喷射常发生在低速小负荷工况。速小负荷工况。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件第四节第四节 影响燃烧过程的因素影响燃烧过程的因素一、燃油的影响一、燃油的影响

34、1 1燃油的着火性燃油的着火性 是指柴油喷入汽缸后能否迅速着火燃烧的能力。是指柴油喷入汽缸后能否迅速着火燃烧的能力。 用用十六烷值十六烷值表示。表示。十六烷值高，着火性好，滞燃期短，十六烷值高，着火性好，滞燃期短，P/较小，工作较小，工作柔和。十六烷值高，起动性好。柔和。十六烷值高，起动性好。十六烷值过高，使燃油来不及混合就燃烧，冒烟。十六烷值过高，使燃油来不及混合就燃烧，冒烟。 车用柴油机的十六烷值，一般为车用柴油机的十六烷值，一般为40405050。2 2十六烷值对燃烧过程的影响。十六烷值对燃烧过程的影响。图图6-196-19 3 3 蒸发性蒸发性 蒸发性过好，工作粗暴。蒸发性过好，工作粗

35、暴。 蒸发性差，燃烧不完全。蒸发性差，燃烧不完全。 蒸发性适中蒸发性适中发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 二、压缩性二、压缩性的影响的影响 TcTc、PcPc滞燃期缩短，工作滞燃期缩短，工作柔和，改善柴油机冷起动性。柔和，改善柴油机冷起动性。 但但过大过大PzPz，机械磨损，机械磨损，使用寿，使用寿命命。 当当2121时，时，i i的提高不明显。的提高不明显。 柴油机合适的压缩比主要是根据冷起动的柴油机合适的压缩比主要是根据冷起动的需要来确定。需要来确定。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件三、使用方面因素的影响三、使用方面因素的影响（一）喷油规律（一）喷油规律 1 1定定义义：指指喷喷油

36、油速速率率dq/ddq/d（每每度度曲曲轴轴转转角角的的喷油量）随曲轴转角的变化关系。喷油量）随曲轴转角的变化关系。 2 2柴油机结构一定时，放热规律取决于喷油规律。柴油机结构一定时，放热规律取决于喷油规律。 理理想想的的喷喷油油持持续续角角为为161635CA35CA，喷喷油油速速率率的的变化要先缓后急。变化要先缓后急。 喷喷油油规规律律可可以以通通过过改改变变喷喷油油泵泵凸凸轮轮轴轴的的凸凸轮轮型型面加以调整。面加以调整。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件（二）供油提前角（二）供油提前角1 1定义：定义： 高高压压油油泵泵柱柱塞塞关关闭闭进进油油孔孔瞬瞬时时到到上上止止点点之之间间的曲轴

37、转角。的曲轴转角。 与喷油提前角相差喷油延迟角。与喷油提前角相差喷油延迟角。 2 2过大、过小的危害：过大、过小的危害： （图（图6-216-21） 过过大大滞滞燃燃期期柴柴油油机机工工作作粗粗暴暴，怠怠速速不不稳稳，冷起动困难。冷起动困难。 压缩负功压缩负功，NeNe，gege。 过小过小后燃量后燃量，排气温度，排气温度， i i， NeNe，gege。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件 3 3、柴油机、柴油机的性能指标随的性能指标随供油提前角供油提前角的变化关系的变化关系供油提前角调供油提前角调整特性整特性。 4 4、当柴油、当柴油机机gege最低，最低，NeNe最大时的供油最大时的供油

38、提前角提前角最佳最佳供油提前角供油提前角。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件（三）转速（三）转速n n n n加加速速、改改善混合气形成善混合气形成 着着 火火 延延 迟迟 时时 间间i i。 但但着着火火延延迟迟角角 i=6ni=6ni ior or 图图6-23 转速对转速对i i及及ii的影响的影响 对直喷式柴油对直喷式柴油机机, ,n n最佳供油最佳供油提前角提前角。 故柴油机上通常故柴油机上通常装有供油提前角自装有供油提前角自动提前装置。动提前装置。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件（四）负荷（四）负荷 负负荷荷循循环环供供油油量量放放热热量量喷喷油油时时缸缸内内温温度度着着火火

39、延延迟迟时时间间工工作作柔柔和性和性。 但循环供油量但循环供油量喷油喷油持续角持续角燃烧恶化燃烧恶化ii，gigi。 当负荷过大时当负荷过大时, ,过小，燃过小，燃烧恶化，排气冒黑烟，柴烧恶化，排气冒黑烟，柴油机经济性进一步下降。油机经济性进一步下降。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件图图6-21 供供油油提提前前角角对对燃燃烧烧过过程程的的影影响响发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件图图6 6- -1 19 9 柴柴油油十十六六烷烷值值对对燃燃烧烧过过程程的的影影响响发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件空间雾化混合及油膜蒸发混合空间雾化混合及油膜蒸发混合空间雾化混合：空间雾化混合： 将将燃燃油油喷喷向向燃燃烧烧室室空空间间，形形成成雾雾状状，雾雾状状油油滴滴从从高高温温空空气气中中吸吸热热蒸蒸发发并并扩扩散散，与与空空气气形形成成混混合合气。气。油膜蒸发混合：油膜蒸发混合： 将将大大部部分分燃燃油油喷喷向向燃燃烧烧室室璧璧面面，形形成成一一层层油油膜膜，油膜受热汽化蒸发，与空气形成混合气。油膜受热汽化蒸发，与空气形成混合气。发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件