柴油机混合气的形成和燃烧

雾化质量的评价:油束中油滴的细度和均 匀度，常用指标有平均粒径、索特粒径（µm） 和粒径分布（略）。
影响油粒直径的因素：
减小喷孔直径：喷孔直径减小趋势 增大喷油压力：压力增大的趋势 增大空气密度：增压 减小燃油粘度、表面张力： 粘度小？
电控柴油机中有燃油温度传感器，就是为了修正 油温变化引柴油起机的混合喷气的油形成特和性燃烧的变化！
二次喷射
高压油管压力波动
柴油机混合气的形成和燃烧
机
械
式
柴
初
油 喷
步射
认系
识统
共 轨
与 电 控
柴
油
喷
射
系
统
的
比
较
柴油机混合气的形成和燃烧
电控高压共轨燃油喷射系统的特点是:喷油定时与喷油量的控制 相互独立，喷油压力和喷油持续期不受发动机负荷和转速的影响； 各缸的喷油压力、喷油量和喷油始点可自由调整，从而实现对喷油 正时、喷油量和喷油速率的最优控 制；喷射压力很高且喷射可靠， 能实现多种喷油规律等。这些特点对实现柴油机高效、清洁、低噪 声的燃烧过程起到了显著的作用。
第一节 燃油的喷射与雾化
一、喷射系统 （泵－管－嘴）
1、对喷油系统的要求
a.足够高的喷油压力 b.实现所要求的喷油规律，以保证合理的 燃烧放热规律和良好的综合性能 c.保证各种工况下精确供给燃油量及各 缸工作均匀性 d.避免异常喷射现象
2、喷油系统工作原理 （略） 柴油机混合气的形成和燃烧
二、喷射与雾化
断变动，各循环喷油规律也有差异，这种现象称之为不稳定或不规则喷射。对
于不稳定喷射，测量针阀升程和喷油规律即可加以判定，如针阀开启不足，针阀
的跳动无一定的规律，造成每循环喷油量的变动，即所谓不齐喷射，更为严重的 是有的循环针阀不能开启，产生隔次喷射现象。造成这些现象的原因是高速、大
负荷时，为提高喷油速率而采用高喷射压力，为防止二次喷射又采用了较大的出 油阀减压容积；但在低怠速工况时，循环供油量少，柱塞有效供油行程小，漏油
柴油机混合气的形成和燃烧
3、喷雾特性 与雾化质量
雾化：燃油喷入燃烧室后被粉碎分散为细小油滴的过程。
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雾化的作用：油滴越细小
增加与周围空气接触的蒸发面积
加速从空气中吸热过程和油滴的汽化过程
喷
20～200MPa
雾 锥
角
有利于混合气的形成
2～50µm
最 大
宽
已雾化
度
100~400m/s
射程（贯穿距离）
柴油机混合气的形成和燃烧
2、喷油持续时间比供油时间长
2、压力波传播滞后
3、最大 喷油速率比供油速率低
3、压力波动
4、形状畸变
4、高压容积变化 柴油机混合气5的、形循成和环燃烧喷油量低于循环供油量
为
什
么 要
蓄压
共
轨
？
共轨管的容积能减弱高压油泵 的供油压力波动和每个喷油 器由喷油过程引起的压力震 荡，但其容积不能太大，以保证
注意：喷射与雾化是柴油机良好工作的前提
究竟如何评价？
通常用喷油特性和喷雾质量来评价喷油质量。
喷油特性:是指喷油开始时间、喷油持续期、喷油速率变化和喷
油压力。
喷雾质量：是指油束贯穿距离、喷雾锥角和喷雾粒径。
1、喷射过程
喷射过程是指从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油
的过程（全负荷工况下约占曲周转角的15 ° ～40°）。
第五章 柴油机混合气形成和燃烧 基本思路
柴油机正常工作燃烧的必要条件
(油 ) 燃油的喷射与雾化要素
揭示柴油机的燃烧与放热过程
燃烧各阶段对动力性、经济性、环保性及噪声的影响
探讨优化的途径
混合气(气形成) 与燃烧
燃油喷射 过程优化
室结构优化 (室) 的完美优化组合
实例：结合柴油机柴油的机混直合气的喷形成和式燃烧高压共轨技术
对于n转/分的发动机，喷油有多快？ 15×60/（n×360）
若高速轿车柴油机，n=4000rpm ,则喷油时间＝0.000625 s !
对于传统的柴油机难以实现的，所以，对电控高速电磁阀的速度
越来越高！
开始柴油机供混合油气的＝形成和开燃烧始喷油？
供油提前角
是否喷油泵产生压力喷油器即 即开始喷油？
油轨有足够的压力响应速度，足 以快速适应柴油机工况的变化要 求.要根据具体的柴油机精确设计 适合的容积和形状的高压共轨管
电控喷油器
产生高压（可调压） 实现高度灵活性的燃油喷射
轿车柴油机的喷油压力柴脉油图机混请合气参的形阅成P和2燃1烧7
发动机转速越高，曲轴旋转越快，在相同的 喷油周期所占的曲轴转角下，喷油时间越短，为 满足大负荷，又必须喷入更多的燃油，因此，就 需要高压供油泵提供更高的喷油压力 ，所以，在 高转速、大负荷时共轨高压油泵应该工作在高压 的脉谱图区域中。
增多，油压低，加之在高压油路中减压过度，造成高压油路系统残压降低并产生
周期性的波动，从而使循环柴油喷机油混合量气也的形相成应和产燃烧生变化。
正常喷射
高压油管压力波动
柴油机混合气的形成和燃烧
异常喷射的原因
喷嘴本身的参数
燃油供给系统的结构参数：高压 油管的长度 高压容积的大小 出油阀的结构 减压容积等
电控共轨燃油喷射系统的优点是喷油压力柔性可调，在不同负 荷和转速下都可确定所需的最佳喷油压力。同时由于实现了对喷油 正时、喷油量和喷油速率的最优控制，因而改善了柴油机的燃烧过 程，减少了排气颗粒和NOX的排放，降低了燃烧噪声。另外它对燃 油经济性的改善也是十分明显的。目前电控高压共轨燃油喷射系统 的发展趋势是更高 的喷射压力(200 MPa ) 、更小的喷孔直径 （0.11～0.13 mm）更短的响应时间（＜0.1 ms）。更低的功率消耗 (采用压电晶体喷油器)和功能更完善的软件。
喷油压力、喷射背压和喷孔直径对喷雾特性的影响
35MPa 28MPa 22MPa
1MPa 0.5MPa 0.1MPa
0.4mm 0.57mm
0.8mm
喷油压力
喷射背压
柴油机混合气的形成和燃烧
喷孔直径
各种异常喷射简介
多出现在大负荷、高转速
多出现在怠速工况
主要原因：压 力波动
在某些工况（特别是低怠速工况）下，当结构参数匹配不当时，循环供油量不
喷油提前角
开始喷油
压力波：1200～1300m/s 柴油机混合气的形成和燃烧
2、供油规律与喷油规律
单位曲轴转角由喷油泵供 入油管的燃油量 取决于柱塞直径和凸轮几 何尺寸
单位凸轮轴转角由喷油器 喷入燃烧室内的燃油量 主要取决于喷油器的结构特点
比较发现：
原因：
8~10°
1、喷油比供油延迟8~10°
1、燃油的可压缩性