第六章 柴油机混合气的形成与燃烧

1、第一节燃料喷射与雾化第一节燃料喷射与雾化第二节柴油机的燃烧过程第二节柴油机的燃烧过程第三节可燃混合气的形成与燃烧室第三节可燃混合气的形成与燃烧室第四节影响燃烧过程的运转因素分析第四节影响燃烧过程的运转因素分析第五节影响燃烧过程的结构因素第五节影响燃烧过程的结构因素第六节工程应用实例第六节工程应用实例(文摘文摘)第六章柴油机混合气的形成与燃烧第六章柴油机混合气的形成与燃烧第一节第一节 燃油喷射与雾化燃油喷射与雾化喷油系统喷油系统 1、作用及要求、作用及要求 作用：作用： 定时定量并按一定规律向柴油机各定时定量并按一定规律向柴油机各缸供给高压燃油。缸供给高压燃油。要求：要求： 1) 产生足够高的喷

2、油压力；产生足够高的喷油压力； 2) 实现所要求的喷油规律；实现所要求的喷油规律； 3) 对于确定的运转状况，精确控制喷油对于确定的运转状况，精确控制喷油 量；量； 4) 避免出现异常喷射现象。避免出现异常喷射现象。2、喷油系统的工作原理、喷油系统的工作原理图图5-1 柱塞式喷油泵燃油供给系柱塞式喷油泵燃油供给系1喷油器喷油器 2燃油滤清器燃油滤清器 3直列柱塞式喷油泵直列柱塞式喷油泵 4喷油提前器喷油提前器 5输油泵输油泵 6调速器调速器 7油水分离器油水分离器 8油箱油箱 9高压油管高压油管 10回油管回油管 11低压油管低压油管1. 柱塞式喷油泵供油系统柱塞式喷油泵供油系统 2. 分配式

3、喷油泵供油系统分配式喷油泵供油系统 图图5-2 分配式喷油泵燃油供给系分配式喷油泵燃油供给系l-油箱油箱 2-油水分离器油水分离器 3-一级输油泵一级输油泵 4-二级输油泵二级输油泵 5-燃油滤清器燃油滤清器 6-调压调压阀阀 7-分配式喷油泵传动轴分配式喷油泵传动轴 8-调速手柄调速手柄 9-分配式喷油泵体分配式喷油泵体 10-喷油器喷油器 11-回油管回油管12-分配式喷油泵分配式喷油泵 13-喷油提前器喷油提前器 14-调速器传动齿轮调速器传动齿轮 3、喷油泵、喷油泵图图5-3 柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵 图图5-4分配式喷油泵分配式喷油泵 4、喷油器、喷油器图图5-5 喷油器的头部结构喷

4、油器的头部结构(a) 单孔单孔 (b) 多孔多孔 (c) 标准轴针标准轴针 (d) 节流轴针节流轴针图图5-6不同喷不同喷油嘴的流通油嘴的流通特性特性 二、燃料喷射过程二、燃料喷射过程(1)喷油延迟阶段喷油延迟阶段从喷油泵从喷油泵压出燃油压出燃油(供油始点供油始点)到喷油器到喷油器针阀开始抬起针阀开始抬起(喷油始点喷油始点)为止为止，这一阶段称为喷油延迟阶，这一阶段称为喷油延迟阶段。段。(2)主喷射阶段主喷射阶段从喷油始点从喷油始点到喷油器端压力开始急剧下到喷油器端压力开始急剧下降时为止，这一阶段称为主降时为止，这一阶段称为主喷射阶段。喷射阶段。(3)滴漏阶段滴漏阶段从喷油器端压从喷油器端压力

5、开始急剧下降到针阀完全力开始急剧下降到针阀完全落座落座(喷油终点喷油终点)为止，这一阶为止，这一阶段称为滴漏阶段。段称为滴漏阶段。图-喷油过程喷油泵柱塞进、回油孔出油阀出油阀弹簧、压力传感器高压油管针阀弹簧喷油器针阀1.喷射过程喷射过程: 定义：定义：喷油泵开始供油直至喷油器停止喷喷油泵开始供油直至喷油器停止喷 油的过程，整个喷射过程在全负荷油的过程，整个喷射过程在全负荷 下约占下约占1540曲轴转角。曲轴转角。 喷喷射射过过程程喷射延迟阶段喷射延迟阶段I：从喷油泵柱塞顶封闭进回油孔的理论供油始点到喷油器针阀开始升起(喷油始点)为止。主喷射阶段主喷射阶段 ：从喷油始点到喷油器端压力开始急剧下降

6、为止。喷油结束阶段喷油结束阶段 ：从喷油器端压力开始急剧下降针阀完全落座 (喷油终点)为止。图图5-7喷射过程喷射过程a) 喷油泵端压力喷油泵端压力 b) 喷油器端压力喷油器端压力 c) 针阀升程针阀升程 三三.供油规律与供油规律与喷油规律：喷油规律： 供油速率供油速率：单位凸轮轴转角（或单位时间）由喷油泵供入高压油路中的燃油量； 喷油速率喷油速率：单位凸轮轴转角（或单位时间）由喷油器喷入燃烧室内的燃油量； 供油规律供油规律：供油速率随凸轮轴转角（或时间）的变化关系。 喷油规律喷油规律：喷油速率随凸轮轴转角（或时间）的变化关系。差别： 始点差别822曲轴转角； 喷油持续时间较供油持续时间长；

7、最大喷油速率较供油速率低，其形状有明显畸变，循环喷油量也低于循环供油量。图图6-8 供油规律和喷油规律供油规律和喷油规律 两者的差别主要原因：两者的差别主要原因： 燃油的可压缩性 压力波传播滞后 压力波动 高压容积变化四.喷雾特性与雾化质量：喷雾特性与雾化质量： 燃油喷入燃烧时后被粉碎分散为细小微粒的过程，称为燃油的喷雾或雾化燃油的喷雾或雾化。 将燃油喷射雾化，可以大大增加增加其表面积，加速加速混合气形成。 当燃油高速从喷孔喷出(喷出速度为l00一300ms) 便形成如园锥形状的喷注喷注，也称油油束。束。 油束的几何形状主要包括油束射程油束射程(又称贯穿距离)和喷雾锥角喷雾锥角或油束的最大宽度

8、。图图5-9 油束的几何形状和参数油束的几何形状和参数 a 油束射程油束射程L 并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧室形状具体分析。L 燃料喷到壁面上多 空间混合气太稀。L 燃料集中 混合气分布不均匀，空气利用。b 喷雾锥角喷雾锥角 反映油束的紧密程度。孔式喷嘴 油束松散，粒细。轴针式喷嘴 油束紧密，粒粗。c 雾化质量（雾化特性）雾化质量（雾化特性） 细微度 油滴平均直径 细：雾化好均匀度 油滴最大直径 - 油滴平均直径匀：雾化好粒细均匀度好，粒粗均匀度差。一般情况下：喷雾锥角过大，贯穿距离会减小；喷雾锥角过小，雾化程度会变差。3.不正常喷射不正常喷射( (一一) )二次喷射二次喷

9、射 二次喷射是主喷射结束针阀落座后，在过大的反射波作用下，针阀再次升起进行喷油的一种不正常现象。二次喷射的出现特使整个喷射延续期拉长，过后燃烧严重，柴油机经济性下降热负荷增加，应当要力求消除二次喷射。 消除二次喷射消除二次喷射 (1)减少高压油路中的容积 (2)适当加大喷油器的喷孔直径 (3)适当加大出油阀的减压容积(二二)滴油滴油 在正常喷射结束后，如断油不干脆，仍有少量柴油滴出，称为滴油滴油。(三三)断续喷射断续喷射(四四)不规则喷射和隔次喷射不规则喷射和隔次喷射(五五) 穴蚀穴蚀柴油机混合气形成的特点柴油机混合气形成的特点和方式：方式：1. 混合气形成特点混合气形成特点（1）混合气不均匀

10、混合气不均匀。（2）过量空气系数过量空气系数较大较大。（3）混合过程与着火过程和燃烧过程共存。混合过程与着火过程和燃烧过程共存。 第二节可燃混合气的形成与燃烧室第二节可燃混合气的形成与燃烧室2. 混合气形成基本方式混合气形成基本方式1)、空间雾化混合空间雾化混合 将燃油喷向燃烧室空间燃烧室空间进行雾化，通过燃油与空气间的相互运动和扩散，在空间形成可燃混合气。la) 静止空气静止空气 时时 空间雾化混合空间雾化混合 lb) 空气作旋转运动空气作旋转运动 空间雾化混合空间雾化混合 图图5-19 直喷式柴油机的空间雾化混合气形成方式直喷式柴油机的空间雾化混合气形成方式a) 静止空气静止空气 b) 空

11、气作旋转运动空气作旋转运动2) 壁面油膜蒸发混合壁面油膜蒸发混合 燃油沿壁面顺气流喷射，在强燃油沿壁面顺气流喷射，在强烈的涡流作用下，在燃烧室壁面上烈的涡流作用下，在燃烧室壁面上形成一层很薄的油膜。形成一层很薄的油膜。 着火前，燃烧室壁温较低下，着火前，燃烧室壁温较低下，油膜底层保持液态，表层油膜开始油膜底层保持液态，表层油膜开始时以较低速度蒸发，加上喷油射束时以较低速度蒸发，加上喷油射束在空间的少量蒸发，形成少量可燃在空间的少量蒸发，形成少量可燃混合气。混合气。着火后，随燃烧的进行，油膜受热着火后，随燃烧的进行，油膜受热逐层加速蒸发，使混合气形成速度逐层加速蒸发，使混合气形成速度和燃烧速度加

12、速。和燃烧速度加速。图图5-20 油膜蒸发混合方式油膜蒸发混合方式柴油机燃烧室柴油机燃烧室直接喷射式燃烧室直接喷射式燃烧室非直喷式燃烧室（分开式燃烧室）非直喷式燃烧室（分开式燃烧室）(一一)半开式燃烧室的空气涡流运动半开式燃烧室的空气涡流运动(二二)以以型为代表的半开式燃烧室型为代表的半开式燃烧室(三三)其他形式半开式燃烧室其他形式半开式燃烧室图图-19直喷式燃烧室直喷式燃烧室a)开式开式b)、c)半开式半开式一、直接喷射式燃烧室一、直接喷射式燃烧室：一、直接喷射式燃烧室一、直接喷射式燃烧室：1） 浅盆形燃烧室浅盆形燃烧室 2） 形燃烧室形燃烧室 3） 挤流口式燃烧室挤流口式燃烧室 4） 球形

13、燃烧室球形燃烧室 各种直喷式燃烧室形式各种直喷式燃烧室形式a) 浅盆形浅盆形 b) 形形 c) 挤流口形挤流口形 d) 球形球形(一一)半开式燃烧室的空气涡流运动半开式燃烧室的空气涡流运动1.进气涡流2.挤流缸内气流运动缸内气流运动内燃机缸内内燃机缸内气体运动方式气体运动方式 进气涡流进气涡流 在进气过程中形成的在进气过程中形成的绕气缸轴线旋转的有组织的绕气缸轴线旋转的有组织的气流运动，称为进气涡流。气流运动，称为进气涡流。 产生进气涡流运动的方法有产生进气涡流运动的方法有:导气屏、切向进气道、螺旋进气道、组合进气系导气屏、切向进气道、螺旋进气道、组合进气系统统1. 涡流涡流 导气屏导气屏 设

14、置在进气门上，设置在进气门上，导引进气流以不同角导引进气流以不同角度流入气缸在气缸避度流入气缸在气缸避免的约束配合下产生免的约束配合下产生涡流。涡流。 切向进气道切向进气道 螺旋进气道螺旋进气道组合进气系统组合进气系统 在在2个进气门的发动机上，采用不同类型个进气门的发动机上，采用不同类型或不同角度的两个进气道以组合所需要的涡或不同角度的两个进气道以组合所需要的涡流和流速分布。流和流速分布。图-20切向气道图-21螺旋气道 压缩涡流压缩涡流 在压缩过程中由主燃烧室经连通道进入在压缩过程中由主燃烧室经连通道进入涡流室时，形成强烈的压缩涡流。涡流室时，形成强烈的压缩涡流。2. 挤流挤流 当活塞接近

15、上止点时，气缸内的空气被挤入活塞当活塞接近上止点时，气缸内的空气被挤入活塞顶部的燃烧室凹坑内，由此产生挤压涡流顶部的燃烧室凹坑内，由此产生挤压涡流(挤流挤流)。 当活塞下行时，凹坑内的燃烧气体又向外流到活当活塞下行时，凹坑内的燃烧气体又向外流到活塞顶部外围的环型空间，与空气进一步混合燃烧，塞顶部外围的环型空间，与空气进一步混合燃烧，这种流动也称为逆挤流。这种流动也称为逆挤流。图图-22挤气涡流挤气涡流)无进气涡流或涡流不强时的挤流无进气涡流或涡流不强时的挤流)进气涡流强时的挤流进气涡流强时的挤流)逆挤流逆挤流 湍流湍流 在气缸内形成的无规则的小尺度气流运动在气缸内形成的无规则的小尺度气流运动称

16、为湍流，也称微涡流。称为湍流，也称微涡流。 滚流滚流 在进气过程中形成的，绕垂直于气在进气过程中形成的，绕垂直于气缸轴线的有组织的空气旋流，缸轴线的有组织的空气旋流，也称为纵涡也称为纵涡。 (二二)以以型为代表的半开式燃烧室型为代表的半开式燃烧室图图-23型半开式燃烧室型半开式燃烧室a)浅坑浅坑型半开式燃烧室型半开式燃烧室b)深坑深坑型半开式燃烧室型半开式燃烧室(三三)其他形式半开式燃烧室其他形式半开式燃烧室1.球形油膜燃烧室球形油膜燃烧室图图-24球形燃烧室球形燃烧室图图-25M燃烧过程放热率燃烧过程放热率直喷式直喷式M燃烧燃烧2.复合式燃烧室复合式燃烧室这类燃烧室这类燃烧室.，采用中等或强

17、的进气涡流及，采用中等或强的进气涡流及孔的喷油器，将大部分燃油喷在壁面附近形成混合气孔的喷油器，将大部分燃油喷在壁面附近形成混合气层，为空间油膜混合。我国层，为空间油膜混合。我国105系列柴油机即是这种类型，如系列柴油机即是这种类型，如图图-所示。燃烧室位于活塞顶上正中心，形状如所示。燃烧室位于活塞顶上正中心，形状如“”字形，采用字形，采用ZS4S1型轴针式喷油器，喷油方向基本上与空气型轴针式喷油器，喷油方向基本上与空气涡流运动方向垂直，只有一个很小的角度涡流运动方向垂直，只有一个很小的角度()的顺气流趋向，的顺气流趋向，配有螺旋进气道。配有螺旋进气道。图图-26105系列燃烧室系列燃烧室a)

18、105系列复合燃烧室系列复合燃烧室b)FL413斜柱形斜柱形c)6VD12.5过程过程二、分隔式燃烧室二、分隔式燃烧室。1）涡流室燃烧室）涡流室燃烧室 图-27彗星涡流燃烧室1.混合气形成混合气形成在压缩过程中，活塞迫使空气经过通道流入涡在压缩过程中，活塞迫使空气经过通道流入涡流室，形成强烈的、有组织的压缩涡流运动。这种涡流室，形成强烈的、有组织的压缩涡流运动。这种涡流运动伴随着柴油机转速的提高，其强度也增加。当流运动伴随着柴油机转速的提高，其强度也增加。当燃油顺涡流方向喷入燃烧室时，在气流作用下，燃油燃油顺涡流方向喷入燃烧室时，在气流作用下，燃油被带向燃烧室外围。其中部分燃油分布在壁面上，在

19、被带向燃烧室外围。其中部分燃油分布在壁面上，在通道口附近靠近壁面处着火。在强烈的涡流作用下，通道口附近靠近壁面处着火。在强烈的涡流作用下，由于燃烧产物的密度比空气小，所以被卷向涡流室中由于燃烧产物的密度比空气小，所以被卷向涡流室中央，而把在中央较重的新鲜空气不断压向四周形成良央，而把在中央较重的新鲜空气不断压向四周形成良好的好的“热混合热混合”。当涡流室中燃油着火后，涡流室中。当涡流室中燃油着火后，涡流室中的气体压力、温度迅速升高，室内燃气带着未燃的燃的气体压力、温度迅速升高，室内燃气带着未燃的燃油、空气一起经通道高速流到主燃烧室中，而且壁面油、空气一起经通道高速流到主燃烧室中，而且壁面附近的

20、过浓混合气首先从涡流中喷出。附近的过浓混合气首先从涡流中喷出。2.结构特点结构特点图图-28涡流室形状涡流室形状)锥形平底锥形平底()柱形平底柱形平底图图-29涡流室主燃烧室形状涡流室主燃烧室形状)双涡流主燃烧室双涡流主燃烧室)铲形主燃烧室铲形主燃烧室导流槽导流槽双涡流凹坑双涡流凹坑3.主要优缺点主要优缺点 由于强烈的空气涡流运动，保证了较好的混合气质量由于强烈的空气涡流运动，保证了较好的混合气质量，空气得到较充分的利用。因此，过量空气系数，空气得到较充分的利用。因此，过量空气系数较小，较小，平均有效压力较高。一般平均有效压力较高。一般.，最低可到，最低可到1.1。这种燃烧室对喷雾质量要求不高

21、，可用单孔轴针式这种燃烧室对喷雾质量要求不高，可用单孔轴针式喷油器，孔径为左右；针阀开启压力较低，约为喷油器，孔径为左右；针阀开启压力较低，约为，降低了对燃油供给系统的要求，减少喷，降低了对燃油供给系统的要求，减少喷油器堵塞现象。油器堵塞现象。这种燃烧室对转速变化不敏感。转速升高，气流的这种燃烧室对转速变化不敏感。转速升高，气流的涡流运动也加强，因此高速性好，最高转速可达涡流运动也加强，因此高速性好，最高转速可达。广泛应用于小型高速柴油机上。由于利用的。广泛应用于小型高速柴油机上。由于利用的是压缩涡流和二次涡流，故对进气道没有特殊要求与限制是压缩涡流和二次涡流，故对进气道没有特殊要求与限制，对

22、减小进气阻力、提高充气系数有利。，对减小进气阻力、提高充气系数有利。这种燃烧室的这种燃烧室的和较低，运转平稳；和较低，运转平稳；排气污染小；易于调试；使用性能稳定。排气污染小；易于调试；使用性能稳定。相对散热表面积较大，而且直接与冷却水接触，相对散热表面积较大，而且直接与冷却水接触，致使散热损失较大。气体二次经过通道节流，流动损致使散热损失较大。气体二次经过通道节流，流动损失也较大。因此，这种燃烧室的耗油率较高，经济性失也较大。因此，这种燃烧室的耗油率较高，经济性不如直喷式燃烧室。不如直喷式燃烧室。采用这种燃烧室的发动机冷起动困难，除要求较采用这种燃烧室的发动机冷起动困难，除要求较高的压缩比外

23、，还需要起动辅助装置。一般压缩比为高的压缩比外，还需要起动辅助装置。一般压缩比为，缸径越小，转速越高，选取的压缩比越，缸径越小，转速越高，选取的压缩比越大。大。涡流室通道经常有高温燃气流动，通道口热负荷涡流室通道经常有高温燃气流动，通道口热负荷很高，容易引起热裂等毛病，影响柴油机工作可靠性很高，容易引起热裂等毛病，影响柴油机工作可靠性。（二）（二）预燃室燃烧室预燃室燃烧室 图图5-31预燃室燃烧室预燃室燃烧室a) 倾斜偏置，单孔道；倾斜偏置，单孔道； b)中央正置，多孔道；中央正置，多孔道； c)侧面正置，单孔道侧面正置，单孔道 图-30预燃室燃烧室喷油器预燃室油束通道主燃烧室图-31由主燃烧

24、室及预燃室测定的示功图主燃烧室的压力预燃室的压力1.混合气形成混合气形成压缩过程中气缸内部分空气被压入预燃室，由压缩过程中气缸内部分空气被压入预燃室，由于连接通道截面积很小，且不与预燃室相切，于连接通道截面积很小，且不与预燃室相切，所以在预燃室中形成强烈的无组织的紊流。所以在预燃室中形成强烈的无组织的紊流。2.主要优缺点主要优缺点由于预燃室与主燃烧室连接通孔的截面积小，气由于预燃室与主燃烧室连接通孔的截面积小，气体二次通过产生强烈的节流体二次通过产生强烈的节流。使主燃室压力上升。使主燃室压力上升缓慢，缓慢，值低，非增压柴油机一般值低，非增压柴油机一般.5，在相同功率下比直喷式小，在相同功率下比

25、直喷式小，所以工作柔合，噪声小。，所以工作柔合，噪声小。预燃室燃烧室混合气形成主要依靠燃烧涡流，故预燃室燃烧室混合气形成主要依靠燃烧涡流，故对燃油系统的要求低，对转速及燃油品质不敏感对燃油系统的要求低，对转速及燃油品质不敏感，均用轴针式单孔喷嘴，针阀开启压力约为，均用轴针式单孔喷嘴，针阀开启压力约为.。所以燃油系统工作比较可靠，喷。所以燃油系统工作比较可靠，喷油器寿命较长，有适应多种燃料的能力。油器寿命较长，有适应多种燃料的能力。 燃烧过程的特点燃烧过程的特点 1 高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。 2 压缩自燃。压缩自燃。 柴油机的柴油机的燃烧过程可分为四个

26、阶段：燃烧过程可分为四个阶段： 1 火落后期火落后期(又称为滞燃期又称为滞燃期)； 2 速燃期；速燃期； 3 缓燃期；缓燃期； 4 补燃期补燃期 。第二节柴油机的燃烧过程一、燃烧过程 （一）着火（一）着火落后期落后期 从柴油开始喷入燃烧室内从柴油开始喷入燃烧室内(A(A点点) )起到着火开始点起到着火开始点(B(B点点) )为止为止的这一段时期称为的这一段时期称为着火落后期着火落后期。 随压缩过程的进行，缸随压缩过程的进行，缸内空气压力和温度不断升高，内空气压力和温度不断升高，在空燃比、压力、温度以及在空燃比、压力、温度以及流速等条件合适处，多点同流速等条件合适处，多点同时着火，随着着火区域的

27、扩时着火，随着着火区域的扩展，缸内压力和温度升高，展，缸内压力和温度升高，并脱离压缩线。并脱离压缩线。 着火落后期着火落后期 影响着火落后期长短影响着火落后期长短的主要因素是燃烧室内的主要因素是燃烧室内工质的状态：工质的状态： 喷油时缸内的温度和喷油时缸内的温度和压力越高，则着火延迟压力越高，则着火延迟期越短。期越短。柴油的自燃性较好（十柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟六值较高），着火延迟期较短。期较短。其次因素是燃烧室的形其次因素是燃烧室的形状和壁温等。状和壁温等。图图5-14 温度与压力对着火落后期的影响温度与压力对着火落后期的影响（二）速燃期速燃期速燃期: :从开始着火（即压力偏

28、离压缩线开始急剧上升(B点)）到出现最高压力(C点).特点：特点：形成多个火焰中心，持续喷油，即随喷随燃。压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）。速燃期速燃期影响影响： 压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好；济性和动力性会较好； 压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿命等。负荷，影响其工作可靠性和使用寿命等。 压力升高率应限制在一定的范围之内，压力升高率应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率

29、一般应不大于柴油机的压力升高率一般应不大于0.40.5 MPa() )曲轴。与汽油机相比，柴油机的曲轴。与汽油机相比，柴油机的压压力升高率较大。力升高率较大。控制压力升高率的措施控制压力升高率的措施减小在着火延迟期内的可燃混合气的量 缩短着火落后期的时间； 减少着火落后期内喷入的燃油或可能形成可燃混合气的燃油 （三）（三） 缓燃期缓燃期 缓燃期缓燃期为图中的CD段即从最大压力点至最高温度点。 当缓燃期开始时，虽然气缸内已形成燃烧产物，但仍有大量混合气正在燃烧。 缓燃期 特点：特点： （1）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。 （2）压力开始下降（气缸容积不断增大），

30、温度达到最高。最高温度可达2000K左右，一般在上止点后2035曲轴转角处出现。 （四）（四） 补燃期补燃期 从最高温度点起到燃油基本烧完时为止称为补燃期补燃期。 补燃期的终点很难准确地确定，一般当放热量达到循环总放热量的9599时，可认为补燃期结束。即整个燃烧过程结束。补燃期 补燃期内燃油的燃烧可称为后燃后燃，由于燃烧时间短促，混合气又不太均匀，总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续燃烧。特别在高速、高负荷工况下，因过量空气系数小，混合气形成和燃烧的时间更短，这种后燃现象就更为严重。 在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所放出的热量很难

31、有效利用，还使排气温度升高，导致散热损失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关零件的热负荷。 因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。 二、燃烧放热规律二、燃烧放热规律（一）（一） 燃烧放热规律的定义燃烧放热规律的定义 l瞬时放热速率瞬时放热速率：在燃烧过程中的某一时刻 ，单位时间(单位曲轴转角)内燃烧的燃油所放出的热量。l累计放热百分比累计放热百分比：从燃烧过程开始至某一时刻止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。l燃烧放热规律燃烧放热规律：瞬时放热速率和累计放热百分比随曲轴转角的变化关系。图5-15 88 燃烧放热规律影响到燃烧过程中缸内燃烧放热规律影响到燃烧过程中缸内压

32、力温度的变化进而影响到柴油机的性能。压力温度的变化进而影响到柴油机的性能。图图5-15燃烧放热规律燃烧放热规律 1.正确选用燃料 2.发火性和蒸发性要兼顾第四节影响燃烧过程的运转因素分析一、燃料性质的影响二、负荷的影响二、负荷的影响 当负荷增加时，循环供油量增加当负荷增加时，循环供油量增加(空气量基本空气量基本不变不变)，过量空气系数，过量空气系数减小，单位容积内混和气减小，单位容积内混和气燃烧放出的热量增加，引起缸内温度上升，缩短燃烧放出的热量增加，引起缸内温度上升，缩短着火延迟期，使柴油机工作柔和。着火延迟期，使柴油机工作柔和。图图-为为负荷对着火延迟期的影响。但是，由于循环供油负荷对着火

33、延迟期的影响。但是，由于循环供油量加大，以及喷油延续角增加，使总的燃烧过程量加大，以及喷油延续角增加，使总的燃烧过程加长，并且加长，并且减小，不完全燃烧现象也会增加，减小，不完全燃烧现象也会增加，均引起效率降低。均引起效率降低。负荷过大，负荷过大，值太小，因空气值太小，因空气不能满足需要，燃烧恶化，排气冒黑烟，柴油机不能满足需要，燃烧恶化，排气冒黑烟，柴油机经济性会进一步下降。经济性会进一步下降。图-32负荷对着火延迟期的影响 转速提高，压缩终了转速提高，压缩终了压力提高；雾化质量压力提高；雾化质量提高；空气涡流增强，提高；空气涡流增强，利于混合气的形成与利于混合气的形成与燃烧。燃烧。但转速不

34、宜过但转速不宜过高（充气效率下降，高（充气效率下降，循环供油量增加），循环供油量增加），使热效率下降、排气使热效率下降、排气污染严重。污染严重。三、转速的影响三、转速的影响图-336120型柴油机的供油提前角调整特性()四、供油提前角的影响四、供油提前角的影响 供油提前角对柴油机性能有很大影响。不适宜供油提前角对柴油机性能有很大影响。不适宜的增加供油提前角，燃料将被喷入压力和温度都的增加供油提前角，燃料将被喷入压力和温度都不够高的压缩空气中，使着火延迟期增大，柴油不够高的压缩空气中，使着火延迟期增大，柴油机工作粗暴，并且使得怠速不良，也难于启动。机工作粗暴，并且使得怠速不良，也难于启动。过大的

35、供油提前角还会增加压缩负功，使油耗增过大的供油提前角还会增加压缩负功，使油耗增高，功率下降。高，功率下降。如果供油提前角太小，则燃油不如果供油提前角太小，则燃油不能在上止点附近迅速燃烧，补燃增加，虽然能在上止点附近迅速燃烧，补燃增加，虽然 值较低，但排气温度增加，冷却系热损失增加，值较低，但排气温度增加，冷却系热损失增加，最终热效率显著下降。最终热效率显著下降。合理选择并准确控制喷合理选择并准确控制喷( (供供) )油提前角：油提前角： 喷油提前角喷油提前角s 、供油提前角、供油提前角及两者及两者之间的关系：之间的关系： =s+x；x（喷油延迟角）（喷油延迟角）-由高压油管长度和转由高压油管长

36、度和转速决定。速决定。 1 1）喷油提前角对发动机性能的影响：）喷油提前角对发动机性能的影响： 过大，工作粗暴；功率下降、油耗增加。过大，工作粗暴；功率下降、油耗增加。 过小，工作柔和；传热损失增加、排气温度升高，过小，工作柔和；传热损失增加、排气温度升高，热效率降低。热效率降低。 2 2）喷油提前角对油耗及排气污染的影响：）喷油提前角对油耗及排气污染的影响： 对应每一工况，都有一个最佳喷油提前角，此时对应每一工况，都有一个最佳喷油提前角，此时动力性、经济性最好，但排气污染和燃烧噪声较动力性、经济性最好，但排气污染和燃烧噪声较严重。如图严重。如图4-34-3。 喷油提前角范围：喷油提前角范围：

37、15 35（CA）。）。喷油提前角对油耗及排气污染的影响喷油提前角对油耗及排气污染的影响图图 柴油机全负荷时动态喷油定时图柴油机全负荷时动态喷油定时图 第五节影响燃烧过程的结构因素一、喷油泵结构对柴油机性能的影响(一)供油提前角图图-35不同不同角对燃烧过程的影响角对燃烧过程的影响图图-34油泵转速及油管长度对喷油延迟的影响油泵转速及油管长度对喷油延迟的影响图-36凸轮外形对喷油规律的影响(二)油泵凸轮廓线图-37切线凸轮和凸圆弧凸轮的速度比较(三)柱塞直径图-38不同柱塞直径对喷油规律的影响(135型柴油机，)图-39不同柱塞直径对性能的影响(135型柴油机，)(四)出油阀结构图-40出油阀)常用结构)杯形出油阀减压带出油阀铣槽出油阀紧帽弹簧顶杆图-41出油阀减压带高度对性能的影响二、喷油器结构(一)喷油器喷孔截面积图-43喷孔面积对喷油规律的影响 燃油从喷孔喷出的速度主要取决于喷油压力。喷燃油从喷孔喷出的速度主要取决于喷油压力。喷油压力越高，则流速越大，雾