第五章柴油机混合气形成与燃烧之1

1、第五章第五章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 在柴油机中，在柴油机中，燃油的供给燃油的供给、缸内气缸内气流的运动流的运动和和燃烧室的形状燃烧室的形状对于对于混合气的形混合气的形成成、燃烧过程的组织燃烧过程的组织以及形成以及形成合理的燃烧合理的燃烧放热规律放热规律具有重要作用，而这些又对柴油具有重要作用，而这些又对柴油机的动力性、经济性和排放以及噪声振动机的动力性、经济性和排放以及噪声振动有重大影响。有重大影响。 主要内容主要内容第一节第一节 燃油的喷射与雾化燃油的喷射与雾化第二节第二节 燃烧与放热燃烧与放热第三节第三节 混合气形成与燃烧室混合气形成与燃烧室第四节第四节 燃烧过

2、程的优化燃烧过程的优化第一节第一节 燃油的喷射与雾化燃油的喷射与雾化主要内容：主要内容：喷油系统喷油系统喷射与雾化喷射与雾化作用作用要求要求工作原理工作原理喷油泵喷油泵喷油器喷油器喷射过程喷射过程供油规律与喷油规律供油规律与喷油规律喷雾特性与雾化质量喷雾特性与雾化质量回顾回顾学习学习一、喷油系统一、喷油系统 定时定时、定量定量并按并按一定规律一定规律向柴油机各缸供给高向柴油机各缸供给高压燃油。压燃油。 1. 喷油系统的作用喷油系统的作用2. 对喷油系统的要求对喷油系统的要求 产生足够高的喷油压力产生足够高的喷油压力 精确控制每循环喷油量精确控制每循环喷油量 实现所要求的喷油规律实现所要求的喷油

3、规律 避免出现异常喷射现象避免出现异常喷射现象 3. 喷油系统的工作原理喷油系统的工作原理直列柱塞式喷油泵燃油供给系统直列柱塞式喷油泵燃油供给系统分配式喷油泵燃油供给系统分配式喷油泵燃油供给系统 分分类类柱塞式喷油泵燃油供给系统柱塞式喷油泵燃油供给系统喷油器喷油器燃油滤清器燃油滤清器直列柱塞式直列柱塞式喷油泵喷油泵输油泵输油泵油水分离器油水分离器油箱油箱高压高压油管油管回油管回油管低压低压油管油管调速器喷油提前角调节器分配式喷油泵燃油供给系统分配式喷油泵燃油供给系统油箱油箱油水分离器油水分离器一一级级输输油油泵泵二二级级输输油油泵泵燃油燃油滤滤清器清器分配式分配式喷喷油油泵泵体体分配式分配式喷

4、喷油油泵泵喷喷油器油器高压共轨系统高压共轨系统高压油泵将高压燃油输送到公共供油管高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(油轨油轨)，通过，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关。小与发动机的转速无关。 将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。供油方式。4. 喷油泵喷油泵分类：分类：柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵和和分配式喷油泵分配式喷油泵作用：定时、定量产生高压燃油。作用：定时、定量产生高压燃油。 柱塞式喷油泵一般以柱塞行程、分泵中心柱塞式喷油泵一般以柱塞行程、分泵

5、中心距等参数不同分为距等参数不同分为、A、B、P、Z等等系列，每个系列可以系列，每个系列可以改变改变柱塞直径柱塞直径和和分泵数分泵数，以适应不同柴油机的需要。以适应不同柴油机的需要。 5. 喷油器喷油器作用：作用：将喷油泵供给的高压燃油喷入柴油机燃烧室内，使将喷油泵供给的高压燃油喷入柴油机燃烧室内，使燃油雾化成细小的油粒，并按一定的要求适当地分布在燃燃油雾化成细小的油粒，并按一定的要求适当地分布在燃烧室内。烧室内。分类：分类：孔式喷油器和轴针式喷油器孔式喷油器和轴针式喷油器。 喷油器的头部结构喷油器的头部结构a) a) 单孔单孔式式b) b) 多孔多孔式式c c）标准轴针式）标准轴针式d d）

6、节流轴针式）节流轴针式直喷式燃烧室直喷式燃烧室非直喷式燃烧室非直喷式燃烧室二、喷射与雾化二、喷射与雾化燃油喷射的主要特性指标：燃油喷射的主要特性指标：喷油特性喷油特性 喷雾特性喷雾特性喷油开始时间喷油开始时间喷油持续期喷油持续期喷油速率变化喷油速率变化喷油压力喷油压力油束贯穿距离油束贯穿距离喷雾锥角喷雾锥角喷雾粒径喷雾粒径 1. 喷射过程喷射过程Hpnph Def：从喷油泵：从喷油泵开始供油开始供油直至喷直至喷油器油器停止喷油停止喷油的的过程。过程。 3阶段阶段喷射延迟阶段喷射延迟阶段主喷射阶段主喷射阶段喷射结束阶段喷射结束阶段1.喷射过程（续）喷射过程（续）（1）喷射延迟阶段）喷射延迟阶段

7、lDef：从喷油泵的柱塞：从喷油泵的柱塞顶封闭，进回油孔的顶封闭，进回油孔的理理论供油始点论供油始点起到喷油器起到喷油器的的针阀开始升起针阀开始升起为止。为止。HpnphHfjl现象：现象： pH和和pn急剧增大，急剧增大，h很小。很小。1.喷射过程（续）喷射过程（续）（2）主喷射阶段）主喷射阶段 nDef：从：从喷油始点喷油始点到到喷喷油器油器端压力开始急剧下端压力开始急剧下降降为止。为止。HpnphHfjn现象：现象：1) pn短暂下降：短暂下降： 针阀上升让出容积针阀上升让出容积以及部分燃油喷入燃烧以及部分燃油喷入燃烧室。室。1.喷射过程（续）喷射过程（续）（2）主喷射阶段）主喷射阶段

8、HpnphHfjn现象：现象：2) pH先增大后下降：先增大后下降： 当针阀刚刚开启时，当针阀刚刚开启时，最初因开度小有节流作最初因开度小有节流作用，用， pH增大；随着油增大；随着油孔逐渐打开，并由于出孔逐渐打开，并由于出油阀落座过程中出油阀油阀落座过程中出油阀减压容积的作用，减压容积的作用，pH急急剧下降。剧下降。 1.喷射过程（续）喷射过程（续）（3）喷射结束阶段）喷射结束阶段 uDef：从：从喷油器喷油器端压力端压力开始急剧下降开始急剧下降到到针阀落针阀落座座停止喷油停止喷油为止。为止。HpnphHfju现象：现象：1) pH急剧下降：急剧下降： 喷油泵的回油孔打开和出喷油泵的回油孔打

9、开和出油阀减压容积的卸载作用油阀减压容积的卸载作用 。2) pn也急剧下降：也急剧下降：u干脆、迅速干脆、迅速供油速率供油速率: 单位凸轮轴转角（或单位时间）由单位凸轮轴转角（或单位时间）由喷油喷油 泵泵供入供入高压油路高压油路中的燃油量。中的燃油量。2.供油规律与喷油规律供油规律与喷油规律供油规律供油规律: 供油速率供油速率 随凸轮轴转角（或时间）的变随凸轮轴转角（或时间）的变 化关系。化关系。喷油速率喷油速率: 单位凸轮轴转角（或单位时间）由单位凸轮轴转角（或单位时间）由喷油喷油 器器喷入喷入燃烧室燃烧室内的燃油量。内的燃油量。喷油规律喷油规律: 喷油速率喷油速率 随凸轮轴转角（或时间）的

10、变随凸轮轴转角（或时间）的变 化关系。化关系。2. 供油规律和喷油规律（续）供油规律和喷油规律（续）l凸轮轴转角：凸轮轴转角：l持续时间：持续时间：l最大速率：最大速率：l规律：规律：相差相差812CaA喷油持续时间比供油持续时间长喷油持续时间比供油持续时间长供油规律呈线性，喷油规律有畸变供油规律呈线性，喷油规律有畸变 最大喷油速率比最大供油速率低最大喷油速率比最大供油速率低区区别别（1）油束的几何形状和参数）油束的几何形状和参数油束射程油束射程(贯穿距离贯穿距离) L喷雾锥角喷雾锥角3. 喷雾特性与雾化质量喷雾特性与雾化质量（2）影响油束几何形状的主要因素）影响油束几何形状的主要因素 喷油压

11、力、喷油器喷孔的长度直径比、空气与燃喷油压力、喷油器喷孔的长度直径比、空气与燃油密度比等。油密度比等。 曲线曲线1雾化质雾化质量最好量最好评价喷雾粒径的指标：评价喷雾粒径的指标： 平均粒径平均粒径索特粒径索特粒径粒径分布粒径分布3. 喷雾特性与雾化质量（续）喷雾特性与雾化质量（续）（3）油束的雾化质量：）油束的雾化质量： 一般指油束中液滴的细度和均匀度。一般指油束中液滴的细度和均匀度。细度：细度：用液滴直径来表示。直径越小，油束雾化的越细。用液滴直径来表示。直径越小，油束雾化的越细。4.异常喷射现象异常喷射现象（1）二次喷射）二次喷射l发生工况：发生工况：容易发生在高速、大负荷工况。容易发生在

12、高速、大负荷工况。l现象现象：喷油器的针阀落座喷油器的针阀落座后，在压力波动的影响下后，在压力波动的影响下再次升起的喷油现象。再次升起的喷油现象。l危害：危害：二次喷射是在燃油压力较低的情况下进行的，所以二次喷射是在燃油压力较低的情况下进行的，所以会造成这部分燃油会造成这部分燃油雾化不良雾化不良，燃烧不完全，炭烟增多，容，燃烧不完全，炭烟增多，容易引起喷油孔积炭堵塞。此外，二次喷射还会使整个易引起喷油孔积炭堵塞。此外，二次喷射还会使整个喷射喷射持续时间延长持续时间延长，从而造成燃烧过程不能及时进行，经济性，从而造成燃烧过程不能及时进行，经济性下降，零部件过热等不良后果。下降，零部件过热等不良后果。(a)正常喷射正常喷射 (b)二次喷射二次喷射（2）断续喷射）断续喷射 现象：现象：由于在某一瞬间由于在某一瞬间喷油泵的喷油泵的供油量供油量小于从小于从喷油器喷出的油量和填喷油器喷出的油量和填充针阀上升空出空间的充针阀上升空出空间的油量油量之和之和，造成针阀在，造成针阀在喷射过程中周期性跳动喷射过程中周期性跳动的现象。的现象。 危害：危害：断续喷射容易造成针阀偶件的磨损。断续喷射容易造成针阀偶件的磨损。(a)(a)正常喷射正常喷射 (b)(b)断续喷射断续喷射（3）不规则喷射和隔次喷射）不规则喷射和隔次喷射 现象：现象：当供油量过小时，造成的循环喷