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1、第五章 柴油机混合气的形成和燃烧 本章主要内容n柴油机混合气形成n柴油机燃烧过程 概述 n柴油机燃料-柴油较难挥发、较易自燃，混合气形成和燃烧过程与汽油机有着本质的不同。 n柴油由喷射系统在压缩行程接近终了时开始直接喷入燃烧室内 。n混合气形成的时间极短，混合气不均匀，在高温、高压下多点自燃着火燃烧。 n近年来柴油机发展 ，涌现出一些新型燃烧系统 ：高压共轨喷射系统 、燃料掺烧技术等。 1. 柴油机供油系统组成 n柴油机供油系统一般由油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等组成，另外还包括调速器和供油提前角调节装置等。n其中的喷油泵、喷油器和高压油管等组成了高压油路，称为喷射系统，是整个柴油

2、机供油系统的关键部分。 喷油泵喷油器高压油管第一节 柴油机混合气的形成 一、供油系统和喷射过程 2. 喷射过程 定义：从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程n 喷射延迟阶段(从供油始 点到喷油始点) n 主喷射阶段(从喷油始点到嘴端压力急剧下降) n 喷射结束阶段(从嘴端压力急剧下降到针阀落座) 供油始点供油提前角喷油始点喷油提前角喷油延迟角供油提前角喷油提前角残余压力p0出油阀针阀泵端压力嘴端压力针阀升程3. 供油规律和喷油规律两者的差异：n 喷油始点滞后于供油始点 n 喷油持续时间较长 n 最大喷油速率较低n 曲线的形状有一定的变化 供油规律供油规律：单位时间内喷油泵的供油量随时间的变化

3、关系。（由喷油泵柱塞的几何尺寸和运动规律确定；） 喷油规律喷油规律( (喷油速率喷油速率) )：单位时间内喷油器喷入燃烧室内的燃油量随时间的变化关系。产生差异的原因：n 燃油的可压缩性 n 系统内产生压力波的传播 n 高压油管的弹性变形4. 不正常喷射现象 n正常喷射过程n二次喷射：喷油器针阀落座后再次升起喷油n滴油现象：针阀落座缓慢燃油流出 n断续喷射：供油量小于喷油量填充针阀空间油量 n不规则喷射和隔次喷射：供油量过小，循环喷油量变动甚至不喷油 n为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管长度，减小高压容积，以降低压力波动，减小其影响，并合理选择喷射系统的参数。 5. 喷射系统中的穴

4、蚀破坏 n穴蚀破坏出现在系统内与燃油接触的金属表面上。n产生的机理：在高压容积内产生压力波动时，在极低的压力区形成汽泡，随后压力迅速升高使汽泡爆裂而产生冲击波，这种冲击波多次作用于金属表面则引起穴蚀。n穴蚀破坏会影响到喷射系统的工作可靠性和使用寿命。 二、燃油的雾化1、燃油的雾化 燃油喷入燃烧室内后被粉碎分散为细小液滴的过程。n雾化可以大大增加蒸发表面积，加速吸热和汽化过程。n可以从几何形状和雾化质量两个方面来描述油束特性。三、对喷射系统的要求n在任一工况下都不出现不正常喷射现象，不产生穴蚀破坏。n根据不同转速和负荷的工况要求，在最佳的喷油时刻，精确提供所需的燃油量。(调整喷油提前角)n尽可能

5、实现理想的喷油规律。 n良好的油束特性能满足具体燃烧室的要求。n对于喷射系统的强化，应采取相应的措施保证有关零部件的强度和刚度，同时注意降低喷射系统的噪声与振动。 理想的喷油规律：1、更高的喷射压力和喷油速率以及更短的喷油持续时间。 2、为避免柴油机工作过于粗暴，又希望实现“先缓后急”的喷油规律。 3、在所有的工况下都希望在喷射结束阶段能尽可能迅速地结束喷射。四、柴油机混合气形成特点和方式 n柴油机可燃混合气的品质较汽油机差。 n柴油机不得不采用较大的过量空气系数。n柴油机混合气形成方式 ： 空间雾化混合：利用燃油与空气的相对运动 油膜蒸发混合：利用油膜受热蒸发和空气相对运动一、柴油机燃烧过程

6、概述 n着火延迟期( 和 ) n 速燃期 n 缓燃期 着火延迟期也称为滞燃期。 混合气准备的物理和化学过程。 温度或压力越高，着火延迟期越短。 燃烧室的形式和壁温 ，也影响着火延迟期长短。 着火延迟期内准备好的混合气几乎同时开始燃烧。 应控制压力升高率，防止工作粗暴。 柴油机p/不大于0.4-0.5mpa/(ca)的范围内。 燃烧的进行渐趋缓慢。 尽可能地加速混合气的形成，保证迅速而完全的燃烧。 燃烧室内最高温度可达2000k，在20-35ca atdc。n 补燃期 尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。iitmaxpmax喷油始点压力突升点燃烧结束点第二节 柴油机燃烧过程二、较理想的柴油

7、机燃烧放热规律 n有一合适的燃烧起点，同时燃烧应该是先缓后急。 n开始放热阶段，控制燃烧放热速率，以降低压力升高率。n然后燃烧应加速进行，绝大部分燃油在尽可能靠近上止点处完成燃烧。n燃烧持续时间不宜过长。 1 1、燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合、燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合 n柴油机燃烧过程的要求是多方面的，而且往往相互之间是矛盾的。 燃油完全燃烧与升功率降低的矛盾 提高燃烧效率与工作平稳性的矛盾 柴油机有害排放组分平衡控制 n在燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合，一般应兼顾各方面的要求。n燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的配合，目前仍以大量试验、反复改进为主要手段。3、燃烧过程的影响因素 2 2、影响燃烧过程的运转因素、影响燃烧过程的运转因素 n负荷 负荷增大，循环供油量增大，过量空气系数减小。 负荷增大，着火延迟期缩短，降低柴油机的工作粗暴性。 转速升高时，着火延迟期缩短。 转速过低或过高时，都会使燃烧效率降低。n转速n 供油提前角 每一种工况，均有一个最佳的供油提前角。 为了降低nox的排放量和燃烧噪声的需要，一般调节供油提前角略小于最佳的供油提前角。 转速或负荷增加时，应加大供油提前角。n