内燃机特性资料

• 与火焰前锋位置相应的参数
• 与排放有关的参数，如通过高速采样获得的排放量。 • 缸内最高压力、最高压升率、最大放热率峰值、火 焰发展期、快速燃烧期等参数的循环变动。
汽油机的爆燃
一.爆燃的现象 二.爆燃的燃烧过程 三.爆燃的原因 四.爆燃的危害 五.激爆
着火温度与压力的关系
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燃烧区域的发展
1.燃油与空气混合时间短，喷油持续角一般 为 15 30o CA 。 2.混合浓度不均匀，且随时间变化 3.柴油挥发性差，不易形成混合气，从而造 成液滴—蒸汽—空气混合一起的燃烧现象
可燃混合气形成质量取决于
• 燃油喷射情况，其中包括燃油的雾化质量， 油束形状，喷油规律以正时，喷油方向和 落点； • 气缸内空气的运动情况和燃烧室结构，形 状，尺寸，壁温等等。
内燃机速度特性分析
影响因素
柴油机喷油泵的速度特性
柴油机与汽油机扭矩的速度特性
内燃机扭矩的速度特性分析
• 内燃机的扭矩可由下式表示：
i M e K s v m
进气空气密度
• 非增压机的进气密度不变 • 增压机的进气 密度随增压度和 中冷度而变化：
充气系数（最大节气门位置）
其他不正常燃烧
• 表面点火
– 后火 – 早火 – 激爆
• 续走 • 部分燃烧、失火
表面点火与爆燃
• 表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常 燃烧现象，爆燃是在电火花点火以后终燃 混合气的自燃现象，而表面点火则是炽热 物点燃混合气所致。但两者存在着某种相 互促进关系
汽油机燃烧室
• 设计要点：
– 缩短火焰传播距离； – 利用适当的湍流； – 合理分布温度高低及冷却情况；
油滴破碎机理：
1.Taylor机理：以质点振动作类比。 设油滴直径为a,在各种振动作用力下，振幅为x. X>a,则油滴破碎：
d x 2 dx 2 1a a aU 8x 5a 2 dt 3 dt
• 典型燃烧室 1.楔形 2.浴盆形 • 分层充气与GDI
3.碗形
4.半球形
柴油机燃烧
• • • • 柴油机的燃烧特征 可燃混合气形成 柴油机的燃烧过程 柴油机的燃烧室
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柴油机的燃烧特征
• 柴油机的大部分燃料是在着火后喷入气缸 的，它处于一边与空气混合、一边燃烧的 情况下，由于混合过程比反应速率慢，因 此燃烧速率取决于混合速率。换句话说， 混合过程控制了燃烧速率，这就是所谓的 扩散燃烧。 • 柴油机是以扩散燃烧为主的燃烧模式。
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燃油雾化的阶段描述
1.通过喷孔，把燃油伸展成油柱或油片； 2.油注或油片的表面出现波纹和扰动； 3.在表面波和扰动作用下，在油注油片的表 面形成油线或空洞； 4.油线的分裂或空洞的扩大产生较大油滴； 5.由于大油滴在各种外力作用下发生振动， 分散成小油滴； 6.小油滴之间的碰撞产生更小的油滴。
• 汽油机Q • 柴油机C 增压汽油机ZQ 增压柴油机ZC
汽油机节气门开度不同时的充气效率
过量空气系数、指示效率
机械效率
内燃机速度特性曲线
内燃机动力、排放特性的原理 分析
内燃机燃烧与排放
汽油机的燃烧
• • • • • 汽油机的燃烧特征 汽油机燃烧阶段 汽油机的燃烧循环变动 汽油机的爆燃 汽油机燃烧室
• 发动机过热
– 发生爆燃时，破坏附面层，气缸盖、活塞顶面的温度上升。爆燃时， 燃烧室局部过热会产生表面点火。
• 零件的应力增加
– 爆燃时，由于压力增长率和最高燃烧压力都增加，故相关零件上的 作用力也增加，易使受力件损坏。
• 此外，爆燃促使积炭形成，容易破坏活塞环、气门和火花塞 的正常工作；压力波冲击缸壁表面，使之不易形成油膜，导 致机件加速磨损。
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
爆燃的危害
• 输出功率、热效率降低
– 在强烈爆燃时，在自燃区形成一个压力脉冲以极高的速率向四周传 播，这个压力脉冲在气缸多次反射时产生高频（频率约为5kHz或更 高）振音。由于压力波冲击会破坏气缸壁面层流边界层，从而使向 气缸壁面的传热量大大增加，冷却损失增加，输出功率降低
2.由各稳态点组成的特性线
速度特性
1.负荷不变（油泵齿条、节气 门位置不变） 2.由各稳态点组成的特性线
汽油机的速度特性
柴油机的速度特性
万有特性
1.负荷-速度-油耗的二维曲面 2.负荷特性 万有特性 3.速度特性 万有特性
万有特性图
万有特性作图法（1）
Байду номын сангаас
万有特性作图法（2）
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汽油机的燃烧特征
• 在燃烧过程中，如果混合过程比燃烧反应要快得 多或者在火焰到达之前燃料与空气已充分混合， 这种可燃混合气的燃烧称之为预混燃烧。 • 汽油机的混合气形成是在进气过程就开始了，有 较长的混合时间，汽油油具有较好的挥发性，因 此，可以认为在点火时，均匀混合气已经形成， 其燃烧方式属于预混燃烧模式。
燃烧过程的要求
• 混合气形成的正时适当，保证及时燃烧； • 混合气形成要先慢后快，使最高压力和压 升率不致太大； • 着火后，混合气要均匀分布。
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可燃混合气形成
• 可燃混合气形成方式
– 空间雾化混合 – 油膜蒸发混合
• 燃油雾化的阶段描述 • 可燃混合气的衡量参数
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柴油机混合气的形成特点
内燃机特性
武汉理工大学能源动力学院 李煜辉
内燃机特性
• 内燃机动力特性
– 汽油机动力特性 – 柴油机动力特性
• 内燃机排放特性
– 排放物生成机理 – 汽油机排放特征 – 柴油机排放特征
内燃机的动力特性
1.内燃机的工作区域 2.内燃机的特性 3.速度特性分析
内燃机的工作区域
负荷特性
1.转速不变
汽油机燃烧过程
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汽油机燃烧阶段划分
1.滞燃期 2.急燃期 3.后燃期
滞燃期与点火提前角
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汽油机的燃烧循环变动
• 产生原因：
– 气体运动的循环变动 – 混合气成分的变动，主要与点火过程（滞 燃期）有关。
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燃烧循环变动的表征参数
• 与气缸压力有关的参数 • 与燃烧速率有关的参数
– 最高爆压及其相应的曲轴转角、最大压升率及其相应曲 轴转角、发动机平均指示压力等。 – 最大燃烧速率、火焰发展曲轴转角、快速燃烧曲轴转角 等。 – 火焰半径、火焰前锋面积、已燃和未燃的容积随时间的 变化曲线