柴油发动机燃烧知识介绍1
汽车发动机原理柴油机混合气形成与燃烧课件
柴油机与汽油机的比 较
燃料不同
汽油机使用汽油作为燃料，而柴油机使用柴油作 为燃料。
燃烧方式不同
汽油机采用点燃式燃烧方式，而柴油机采用压燃 式燃烧方式。
应用范围不同
汽油机主要用于小型车辆和家用轿车等领域，而 柴油机则主要用于大型车辆和重型机械等领域。
02
柴油机混合气形成原理
混合气的概念与形成过程
混合气的概念
混合气是指柴油机燃烧室内，空气与燃油进行均匀混合所形 成的可燃气体。
混合气的形成过程
在柴油机进气过程中，空气通过进气门进入气缸，同时喷油 器在压缩行程中将柴油喷入气缸，燃油在高温高压空气中蒸 发扩散，并与空气混合形成混合气。
燃油喷射过程与特点
燃油喷射过程
在柴油机压缩行程后期，喷油器 定时定量地将柴油喷入气缸，油 雾与空气混合形成可燃混合气。
表面处理优化
对燃烧室表面进行耐磨、耐腐蚀处理，如镀铬、喷涂耐高温材料等， 以提高燃烧室的使用寿命和稳定性。
温度控制优化
采用高效燃烧室温度控制技术，如冷却水套、热防护等，防止燃烧室 过热或局部高温，提高燃烧室的热效率和使用安全性。
提高燃油喷射与混合气形成效率的方法
多阶段燃油喷射 根据发动机的转速和负荷，采用多阶段燃油喷射技术，实 现燃油的分层喷射和分段燃烧，提高燃油利用率和动力输 出。
汽车发动机原理柴油 机混合气形成与燃烧 课件
01
汽车发动机概述
汽车发动机的类型与特点
汽油机
以汽油为燃料，通过点燃式方式进行 燃烧，具有轻便、低噪音、低油耗等 优点，但同时也存在排放污染较高的 问题。
柴油机
以柴油为燃料，通过压燃式方式进行 燃烧，具有高效率、低油耗、低排放 等优点，但同时也存在噪音较大、制 造成本较高等问题。
[柴油发动机燃烧室温度]柴油燃烧机燃烧调整
![[柴油发动机燃烧室温度]柴油燃烧机燃烧调整](https://img.taocdn.com/s3/m/d948ceb0f424ccbff121dd36a32d7375a417c636.png)
[柴油发动机燃烧室温度]柴油燃烧机燃烧调整篇一: 柴油燃烧机燃烧调整柴油燃烧机燃烧调整根据燃烧器应用于锅炉上的效率标准,调试燃烧器必须参考锅炉的使用说明，这一工作包括调整烟气的CO和CO2，烟温及锅炉的平均水温。
、压缩天然气等。
现在又大力开发混合动力汽车、电池电动汽车、电容电动汽车和太阳能汽车等。
1 柴油发动机燃烧技术柴油机汽车因压缩比高，燃油消耗平均比汽油机汽车低30%左右，所以燃油经济性较好、热效率较高。
但是传统的柴油机燃烧过程，是采用高压喷射将燃油喷入气缸，形成混合气，并借缸空气的高温自行发火燃烧。
如果燃烧不充分，极易产生NOx 、PM。
随着排放标准的提高，政府对节约能源与减少排放日益重视。
为达到排放法规和降低油耗的要求，应该加强新的燃烧方式的探索，开发出高性能低成本的先进柴油机。
近些年应运而生的先进的燃烧技术有：均质充量压缩点燃和低温燃烧等。
他们与传统的燃烧模式相比有很多自身的优势，有足够的提高效率和降低排放的潜力，但还需要进一步的深入讨论和完善。
1.1 均质充量压缩着火燃烧自20世纪70年代末，均质充量压缩着火燃烧这一新概念被报道，国际上学术界和工业界一直高度重视这一燃烧技术，是世界内燃机燃烧研究领域中的热点之一。
均质充量压缩着火燃烧，就是柴油机在着火前像汽油机那样形成均质混合气，消除扩散燃烧，采用较高压缩比，压缩可控着火，实现近似等压燃烧；同时要具有良好的化学反应动力学效应，实现低温火焰快速燃烧，燃烧持续期短，燃烧效率高，可以同时保持较高的动力性和燃油经济性，达到高效、低污染的目标。
与传统的点燃式发动机相比，它取消了节气门，泵气损失小，混合气多点同时着火，燃烧持续期短，可以得到与压燃式发动机相当的较高的热效率；与传统柴油机相比，由于混合气是均质的，有效的解决了传统均质稀混合气燃烧速度慢的缺点，燃烧反应几乎是同步进行，没有火焰前锋面，燃烧火焰温度低，可以同时降低NOx 和PM排放。
另外，实施HCCI燃烧模式可以简化发动机燃烧系统和喷油系统的设计。
柴油机的物理知识点总结
柴油机的物理知识点总结一、柴油机的工作原理柴油机的工作原理主要包括四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。
这些过程也称为柴油机的四冲程，分别对应柴油机的一次循环。
下面我们来逐一介绍这四个过程。
1. 进气：首先是进气过程。
柴油机进气门打开，活塞向下运动，气缸内的压力降低，空气被吸入气缸内。
这时燃油喷射器喷射一定量的柴油，与进入气缸内的空气混合。
2. 压缩：接着是压缩过程。
活塞向上运动，将混合气体压缩至高压。
在高压下，混合气体的温度也会升高，使混合气体更容易燃烧。
3. 燃烧：压缩结束后，喷油嘴向气缸内喷射高压柴油，柴油遇到高温高压气体瞬间着火，产生爆炸。
爆炸产生的高压气体推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转，从而传递动力。
4. 排气：最后是排气过程。
气缸内的废气通过排气门排出，为下一个循环的进气过程做准备。
以上四个过程构成了柴油机的一个完整工作循环，也称为柴油机的四冲程。
二、柴油机的原理结构柴油机包括外部部分和内部部分。
外部部分包括机壳、缸盖、气门、进气管、排气管等，主要起到保护和连接的作用。
内部部分主要包括曲轴、连杆、活塞、气缸、燃油喷射器等。
以下我们逐一介绍柴油机的主要部件。
1. 气缸：气缸是柴油机中存放燃气的空间，根据气缸数量不同，柴油机可以分为单缸、多缸等类型。
气缸通常由高强度金属材料制成，具有耐高温、耐磨损的特点。
2. 活塞：活塞是气缸内的活动部件，负责压缩混合气体和转换爆炸能量。
活塞通常由铝合金或铸铁制成，具有良好的导热性能和耐磨损性能。
3. 曲轴：曲轴是柴油机的主要旋转部件，是由几节连杆构成的转轴。
曲轴可将活塞的上下往复运动转换为旋转运动，驱动柴油机的输出轴。
4. 连杆：连杆连接活塞和曲轴，起到传递动力的作用。
连杆承受着来自活塞的冲击力和扭矩，需要具有足够的强度和刚度。
5. 燃油喷射器：燃油喷射器是柴油机的关键部件，负责在适当的时机将高压柴油喷射到气缸内与空气混合。
燃油喷射器的喷油量和喷油时间由电控系统控制，从而控制燃烧的时机和效果。
柴油机知识
什么是柴油机：以柴油为燃料，利用空气在气缸内被压缩产生的高温高压，使喷入气缸的柴油自燃，并且膨胀作功的内燃机。
常用术语•上止点：活塞顶部离曲轴旋转中心最远的位置。
•下止点：活塞顶部离曲轴旋转中心最近的位置。
•活塞行程：活塞由一个止点到另一个止点所移动的距离，常用S表示，S=2R。
•气缸的工作容积：在一个气缸里活塞从上止点到下止点所扫过的容积。
•燃烧室：活塞处于上止点时，活塞顶面与气缸盖底面和气缸套壁所围成的空间。
•燃烧室容积：活塞处于上止点时，活塞顶部以上的空间叫做燃烧室容积。
•气缸总容积：活塞处于下止点时，活塞顶部以上的全部空间，也就是气缸的工作容积与燃烧室容积之和。
活塞位于下止点时，活塞顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。
一般用Va表示。
显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即：Va＝Vc＋Vh• 压缩比：气缸的总容积与燃烧室容积的比值。
压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度。
它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。
一般用ε表示。
式中：Va －气缸总容积；Vh －气缸工作容积；Vc －燃烧室容积。
• 排量：指发动机全部气缸工作容积的总和。
所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量，记作VL 。
式中：Vh－气缸工作容积；i －气缸数目。
排放：发动机排出废气中有害物质的含量指标。
目前主要限制一氧化碳（CO）、各种碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、以及除水以外的任何液体或固体微粒。
噪音：对人的健康造成不良影响及对学习、工作和休息等正常活动发生干扰的声音。
额定功率（标定转速）：发动机长期稳定运转时所能发出的最大功率。
额定转速：发动机发出额定功率时的转速。
怠速：发动机飞轮不对外输出功率时，所能维持的最低稳定转速。
工况：发动机负荷、转速的大小。
升功率：单位发动机排量所能发出的最大功率。
燃油消耗率：发动机每发出1kw.h的功，所消耗的燃油量。
发动机原理_柴油机混合气的形成和燃烧
运动速度和油膜厚度。
二、分隔式燃烧室
涡流室燃烧室 • 预燃室燃烧室 涡流室容积约占整个燃烧 室压缩容积的50%-60% • 预燃室容积约占整个燃烧 • 通道的截面积约为活塞截 室压缩容积的35%-45% 面积的 1%～3.5％ • 通道的截面积约为活塞截 • 涡流室燃烧过程 面积的0.3%-0.6％ • 预燃室燃烧过程
机械噪声
由曲轴连杆活塞机构、配气
机构、齿轮系、喷油泵及其 它附属机构等部分的高速运 动并与其相邻零部件发生频 繁的机械撞击，激励结构振 动而产生的噪声。
燃烧噪声
因为迅速地燃烧引起燃烧室
内压力急剧变化
控制噪声与振动的措施
1）控制燃烧过程来降低燃烧噪声。 2）改进机体等有关零部件的结构，降低结构振动的振幅 和提高共振频率。 3）为减小撞击力，尽可能减小缸套与活塞之间、轴承、 传动齿轮等处的间隙。为减小惯性力应减小运动件的质量， 并在可能的情况下，适当降低活塞平均速度。 4）应用吸振减振材料制造薄板零件 5）改进消声器的结构、材料；改进空气滤清器、冷却风 扇等的设计及适当调节配气相位以降低气体动力噪声。 6）遮蔽噪声源
三、对喷射系统的要求
理想的喷油规律： 更高的喷射压力和喷油速 率以及更短的喷油持续时 间已是技术发展的一个明 显趋势。 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。 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、柴油机电控喷射系统
电控喷射系统突出优 点是控制的准确性和 响应的快速性。 系统的基本控制量： • 循环喷油量的控制 • 供油提前角控制
第二节 燃油喷射和雾化
一、供油系统和喷射过程
柴油机供油系统 喷油泵速度特性及其校正 喷射过程 供油规律和喷油规律 不正常喷射现象和喷射系统中的穴蚀 破坏
柴油相关知识点总结
柴油相关知识点总结一、柴油的性质1. 密度：柴油的密度约为0.85-0.90克/毫升。
柴油的密度较大，意味着它的能量密度较高，可以提供更多的热能。
2. 点火性能：柴油的自燃温度约在180-240摄氏度之间，这意味着它需要较高的温度才能发生点火，所以柴油发动机通常采用压燃式燃烧。
3. 气味和颜色：柴油呈现出淡黄色或淡绿色，通常具有特殊的气味。
4. 硫含量：柴油中的硫含量可能会影响环境和健康，低硫柴油逐渐成为主流。
二、柴油的制备柴油是由石油经过蒸馏、加氢裂化、加氢处理等工艺过程制备而成。
在这一系列的过程中，石油中的不同组分被分离、转化和提纯，最终得到柴油作为燃料使用。
三、柴油的应用柴油作为内燃机的燃料，主要应用于柴油机车辆、船舶、发电机组、农业机械等领域。
柴油发动机通常具有较高的燃油效率和较大的扭矩输出，因此在需要长时间工作且对动力需求较大的场合得到广泛应用。
四、柴油的环保问题1. 柴油机尾气排放：柴油机尾气中含有一定量的颗粒物和氮氧化合物，这些物质对大气环境和人体健康都有一定的影响。
因此，柴油机的排放控制是一个重要的环保问题。
2. 低硫柴油：为了减少柴油燃烧产生的硫氧化物，降低大气污染，许多国家已经颁布了低硫柴油标准。
3. 柴油颗粒物排放控制：柴油机排放的颗粒物可能对环境和健康造成影响，因此对柴油机的颗粒物排放进行控制是非常重要的。
总之，柴油是一种重要的燃料，具有较高的能量密度和较大的扭矩输出。
与此同时，柴油的应用也面临着环保等方面的挑战，需要在燃料质量、发动机技术和排放控制方面持续进行研究和改进，以促进柴油的可持续发展。
汽车发动机原理第五章 柴油机混合气的形成和燃烧
到最高值。
压力升高率dp /dφ对柴油机的性能有重要的影 响， 若压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪 声和温度明显升高，使氮氧化物生成量明显增加，同 时运动零部件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠
性和使用寿命，但由于燃烧迅速进行，柴油机的经济
性和动力性会较好，压力升高率应限制在一定的范围 之内，柴油机的平均压力升高率dp /dφ一般不应大于 0.4~0.5MPa/ (°)。
二、柴油机燃烧过程的划分阶段
柴油机的燃烧基本上是喷雾的非定常紊流扩散燃烧，
即在燃烧室所限制的狭窄空间内的高温、高压环境下， 经高压喷射的高浓度燃料喷雾在空间分配不均的状态下， 在极短的时间内进行的一种燃烧形态。柴油机的燃烧过 程是柴油机工作过示功图，根据汽缸中工质压力和温度的变化规律，
燃期内喷入的燃料， 特别是后续喷入燃料，边蒸发混合，
边以高温单阶段方式着火参与燃烧。
柴油机的最高燃烧压力pmax一般为5 ~ 9MPa，增压
柴油机有可能大于13MPa，同汽油机一样，柴油机也希
望pmax出现在上止点后10° ~15°，这样可以获得较好的 动力性和经济性，但与汽油机不同的是，Ｃ 点的位置不 仅取决于喷油提前角，也取决于着火延迟期和速燃期的 长短。
要使可燃混合气着火燃烧，必须具备如下两个条件:
(１)可燃混合气必须加热到某一临界温度以上，否则，
燃料就不能着火， 燃料不用外界能量点燃而能自行着火 的最低温度称为着火温度或自燃温度。 (２)可燃混合气中燃料与空气的比例要在着火界限范 围内才能着火燃烧，若混合气过浓，说明氧分子相对较少，
燃料分子过多，混合气过稀，表明燃料分子过少氧分子过
在示功图上更容易判断，速燃期中，累积放热率可达20％
~30％。
柴油发动机点火原理
柴油发动机点火原理
柴油发动机是一种内燃机，其燃烧原理是将雾化的燃油喷入气缸内，由高温高压的压
缩空气引起自燃燃烧，从而驱动活塞做功。
与汽油发动机不同，柴油发动机没有点火系统，而是采用压燃点火方式，即利用压缩空气的高温高压点燃燃油。
柴油发动机点火原理的核心是利用压缩空气的高温高压将燃油点燃，这个过程可以分
为以下几个步骤：
1. 压缩空气
柴油发动机的第一步是将空气从进气歧管中吸入，经过压缩提高其温度和压力。
机油
的压缩比一般在15:1到25:1之间，因此压缩空气温度可达到400℃以上，压力可达到
20-35压。
2. 燃油喷射
当压缩空气达到一定的温度和压力时，喷油嘴就会将高压的燃油喷入气缸内。
由于喷
油嘴的设计和喷油时间的控制，燃油能够均匀雾化，并与高温高压的空气混合，形成高能
量的燃气混合物。
3. 自燃点火
当燃油雾化后被混合在压缩空气中，由于高温高压的状态，燃油分子发生分解，产生
的自由基与氧分子反应，产生热量和自燃点火。
自燃点火的时间是非常短暂的，只有几毫
秒的时间，但它的能量非常强大，足以产生需要的功率。
4. 燃烧过程
燃烧过程是混合燃气在气缸内自燃点火后，燃烧产生的高温高压气体向下推动活塞，
从而产生动力。
在燃烧过程中，氧化反应会产生大量的热量，燃烧产生的二氧化碳和水蒸
气会通过排气门排出发动机。
虽然柴油发动机没有点火系统，但它利用高温高压的压缩空气点燃燃油，从而驱动发
动机运转。
这种压燃点火方式使得柴油发动机的燃烧效率较高，能耗较低，因此在商业运输、重载运输和船舶等领域得到广泛应用。
柴油机基础知识(共65张PPT)精选全文
ε＝Ｖa／Ｖc＝（Ｖc＋Ｖh）／Ｖc ＝1＋Ｖh／Ｖc
ε表示工质在缸内被压缩的程度，对运转可靠性和经济性有较大影响。 一般为ε＝12～22，机车用ε＝12～14.5。 （七）工作循环
（八）四冲程和二冲程
第15页，共65页。
二、柴油机的工作原理
（一）四冲程柴油机的工作原理 １、进气过程：
活塞从上止点移动到下止点，进气门开，排气门关。
进气过程开始时，活塞位于上止点位置，气缸内残留着上次循 环未排净的残余废气，它的压力稍高于大气压力，约为110～ 120KPa。
当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，同时进气门 打开，随着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减少，当 压力低于大气压力时，外部新鲜空气开始被吸入气缸，直到活 塞移动到下止点位置，气缸内充满了新鲜空气。
第2页，共65页。
第一章 内燃机车柴油机的基本知识
第一节 柴油机的主要特点 第二节 柴油机的基本知识 第三节 柴油机的分类、型号及转向
第3页，共65页。
第4页，共65页。
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第5页，共65页。
船用中速柴油机
低速柴油机
第6页，共65页。
第一节 柴油机的主要特点
一、概述
发动机：将一种能量转变为机械能的机器。 根据能量转变方式不同，分为：风力机、水力机、热机等。
实现热能转化为机械能，工作行程。 Ｐz＝10000～14000KPa Ｔ＝1700～2100K
第19页，共65页。
４、排气过程
过程开始气缸内充满了燃料燃烧并膨胀作功的废气， 排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。
排气门早开晚关。 排气提前角θe，排气滞后角θe′。
柴油发动机的燃烧过程
柴油发动机的燃烧过程柴油发动机是一种利用柴油燃烧产生能量来驱动车辆或机械的内燃机。
与汽油发动机相比，柴油发动机具有更高的热效率和更大的扭矩输出，因此在货车、大型卡车、船舶等重型交通工具中广泛应用。
以下是柴油发动机的燃烧过程。
1.进气：柴油发动机的进气系统包括空气滤清器、进气管道和进气门等组件。
进气门打开时，活塞在上行冲程时会吸入外部空气。
空气经过空气滤清器过滤，进入气缸内。
2.压缩：在进气冲程结束后，活塞开始向下行冲程，同时进气门关闭。
当活塞下行时，气缸内的空气被压缩，体积减小，压力和温度增加。
通过该过程，空气的压力和温度达到了足够高的水平，使柴油燃烧变得可行。
3.燃烧：在压缩冲程结束时，柴油燃油喷射器会将高压柴油喷入气缸中。
柴油遇热会迅速蒸发并形成可燃的柴油蒸气。
当柴油蒸气与高温和高压空气混合时，会快速燃烧。
这种燃烧过程被称为自燃。
自燃释放的能量推动活塞向下运动，产生动力。
4.排气：燃烧完成后，进气门再次打开，活塞开始向上行冲程，将排出的废气排出气缸。
这些废气通过排气管道排放到大气中。
高压共轨喷射系统具有较高的喷油压力和精准的喷油控制，可以确保柴油燃烧过程的效率和性能。
其中，柴油的喷射时机、喷雾角度和喷雾量等参数都可以通过电子控制单元(ECU)进行调整和控制。
这种精确的喷油控制有助于提高燃烧效率和减少排放。
总之，柴油发动机的燃烧过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本步骤。
其中燃烧过程是最关键的一步，柴油的喷射系统对燃烧过程的效率和性能起着重要的影响。
不断的技术创新和发展使得柴油发动机具有更高的工作效率和更低的排放水平。
柴油机燃烧过程分哪几个阶段
柴油机燃烧过程分哪几个阶段?各阶段有什么特点?一. 进气冲程第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。
当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。
随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。
图中纵坐标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S)，这个图形称为示功图。
图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。
从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。
在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。
虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。
二. 压缩冲程第二冲程——压缩。
压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。
当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。
柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。
九年级物理柴油机的知识点
九年级物理柴油机的知识点柴油机作为一种内燃机，是常见的汽车发动机之一。
它以柴油为燃料，在内部燃烧过程中产生动力。
本文将详细介绍九年级物理中与柴油机相关的知识点。
1. 柴油机的工作原理柴油机采用压燃式燃烧，其工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1.1 进气阶段：柴油机进气阶段是通过活塞下行，活塞从气缸顶部吸入新鲜空气。
1.2 压缩阶段：活塞回升时，将吸入的空气压缩至较高的压力和温度。
1.3 燃烧阶段：在压缩末期，高压和高温的空气中喷射入燃油。
由于高温和高压，燃油被迅速燃烧，产生爆发力推动活塞向下。
1.4 排气阶段：完成燃烧后，废气通过排气阀排出，并开始新的循环。
2. 柴油机的构造柴油机通常由几个主要部分组成，每个部分都有着特定的功能。
以下是柴油机常见的构造：2.1 活塞和气缸：活塞在气缸内作往复运动，通过连杆和曲轴传递动力。
2.2 燃油喷射系统：燃油泵将柴油送入喷油嘴，喷油嘴将燃油细化和喷射到气缸内。
2.3 曲轴和连杆机构：连杆与曲轴相连，将活塞的上下运动转换为旋转运动，驱动车辆前进。
2.4 散热系统：通过冷却剂循环来保持柴油机的正常运行温度。
3. 柴油机的优点和应用相比汽油发动机，柴油机具有以下优点：3.1 节能：柴油机的热效率较高，能量利用率较好，使用相同能量的柴油可以行驶更远的距离。
3.2 动力强劲：柴油机具有较高的扭矩输出，适合用于重载工况和长途运输。
3.3 经济性高：柴油燃料价格相对较低，加之燃料消耗较少，因此柴油机在长途货运等领域得到广泛应用。
4. 柴油机的维护与保养为了确保柴油机的正常工作和延长其使用寿命，需要进行适当的维护和保养：4.1 定期更换机油和机滤：机油和机滤起到润滑和过滤的作用，定期更换可以防止发动机零件因磨损和杂质积累而损坏。
4.2 清洁燃油系统：保持燃油系统的清洁可以提高燃油的喷射效果和燃烧效率。
4.3 注意冷却系统：定期清洗冷却系统以防止堵塞和过热现象的发生。
4.4 检查和调整喷油嘴：定期检查和调整喷油嘴的工作状态，以确保喷油效果和燃油的合理使用。
柴油机采用的点燃原理有
柴油机采用的点燃原理有
柴油机采用的点燃原理是压燃式点火，也称为压燃燃烧或压燃点火。
具体原理如下：
1. 柴油进入气缸：柴油机通过喷油器将柴油以高压喷射到气缸中。
2. 压缩气体：活塞向上移动，压缩柴油和空气混合物。
3. 高温高压：这种压缩行为导致混合物的温度和压力急剧升高。
4. 自燃：当混合物达到一定温度和压力时，柴油会自燃。
自燃是由于混合物内存在的高温和高压条件下，柴油的自身点燃能力引起的。
5. 燃烧：柴油燃烧产生高压气体，推动活塞向下运动。
此时，混合物中的柴油会在极短的时间内燃烧完全，并释放出大量的热能。
6. 排气：排气阀打开，排除燃烧后的废气，进入下一个工作循环。
需要注意的是，柴油机之所以能够自燃，是因为柴油的自燃温度比汽油高。
由于柴油的物理性质和燃烧特性的不同，柴油机不需要采用火花塞来点燃燃料，而是通过压缩混合物来引发燃烧。
柴油机混合气的形成与燃烧
2）索特粒径： 所有油粒总体积与总面积之比。
SMD
d
3 i
ni
d
2 i
ni
V循 环 供 油 量
d
2 i
ni
在循环供油量相同的情况下，SMD值越小，雾化效果
也就越好。
若SMD相同，则油粒总表面积相同，蒸发混合速率也
就基本相同。
3）粒径分布：表示油粒大小及其分布。
1-油粒细而均匀 2-油粒粗细不均匀 3-油粒粗但均匀 粒径分布与喷射压力、 喷射背压和喷孔直径有关。
二、混合气形成方式
空间雾化混合 油膜蒸发混合 1、空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油滴 与空气涡流进行混合。 混合效果主要取决于：喷雾特性、空气涡流
涡流混合的作用： a、促使油束分散 b、实现热力混合
空间雾化混合
过弱 过强
混合效果差 使燃烧产物与 邻近喷雾重叠
空间雾化混合的特点： 混合快慢取决于喷雾特性和空气涡流 优点：喷雾越细、越均匀，混合、燃烧迅速、效率高。 缺点：初期形成混合气过多，使压力、温度急剧上升， 发动机工作粗暴（噪音大），NOx排放高；若减少初期喷油 量，将导致后期高温裂解严重，碳烟增加。
喷射压力增大，L和β增大，雾化效果越好。
2）喷油孔的长/径比
长/径比增大，L增大而β减小。
3）介质反力（取决于空气密度或压力）
压缩终了压力越大，β增大（雾化好）但L减小。
油束的雾化质量： 指油束中液滴的细度和均匀度。 1）平均粒径： 所有油粒直径的算术平均值。
D di （无法表示不同油粒的分布情况）
*思考：喷油规律的影响因素主要有那些？
（柱塞直径、油泵凸轮型线、高压油管尺寸、喷孔大小）
柴油发动机的燃烧解读
项目四柴油机混合气形成与燃烧学习目标：掌握柴油机两种混合气的形成方式及特点，掌握直接喷射式和分隔式两大类柴油机燃烧室的结构及性能特点；了解柴油机供油系统的组成和喷射过程，掌握柴油机的燃烧过程及影响因素，掌握电控柴油喷身系统的组成、分类、电子控制功能，并在学习过程中随时注意对柴油机和汽油机进行比较。
任务一柴油机混合气形成与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。
任务二柴油机的燃烧过程柴油机燃烧过程非常复杂，为了便于分析和揭示燃烧过程的规律，通常将这一连续的燃烧过程分为四个阶段，即着火延迟期（又称为滞燃期）、速燃期、缓燃期和补燃期，如图所示。
（一）着火延迟期从柴油开始喷入气缸起到着火开始为止的这一段时期称为着火延迟期。
着火延迟期内，燃烧室内的混合气进行着物理和化学准备过程。
物理准备过程：燃油的粉碎分散、蒸发汽化和混合。
化学准备过程：混合气的先期化学反应直至开始自燃。
特点：压力没有偏离压缩线。
影响着火延迟期长短的主要因素是：喷油时缸内的温度和压力越高，则着火延迟期越短。
柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟期较短。
燃烧室的形状和壁温等。
喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。
（二）速燃期速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力.特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）一般用压力升高率λp〔kPa／(º)曲轴〕表示压力急剧上升的程度。
式中：△p——速燃期始点和终点的气体压力差（kPa）;△θ——速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差（CAº）。
特点：（1）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。
（2）达到最高压力（6~9MPa）。
（3）继续喷油。
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负荷，影响其工作可靠性和使用寿命；压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好。
简述柴油机的燃烧过程
简述柴油机的燃烧过程
柴油机是一种内燃机，其燃烧过程可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气阶段
在进气阶段，柴油机的活塞向下移动，吸入空气。
空气经过空气滤清器和进气道进入气缸。
同时，燃油喷嘴将燃油喷入气缸中，燃油雾化后与空气混合，形成可燃混合气。
2. 压缩阶段
在压缩阶段，活塞向上移动，将可燃混合气压缩至极高的压力和温度。
在这个过程中，燃油的分子被压缩，形成高压高温的燃油蒸气。
3. 燃烧阶段
在燃烧阶段，燃油蒸气被点火，燃烧产生高温高压的燃烧气体。
这些气体推动活塞向下运动，驱动发动机工作。
同时，燃烧产生的热能也被传递到发动机的冷却系统中，以保持发动机的工作温度。
4. 排气阶段
在排气阶段，活塞再次向上移动，将燃烧产生的废气排出气缸。
废气通过排气门排出发动机，并经过排气系统排放到大气中。
总之，柴油机的燃烧过程是一个复杂的物理过程，需要精确的控制和调整，以确保发动机的高效工作。
柴油发动机着火的原理
柴油发动机着火的原理柴油发动机着火是指通过压燃柴油与空气混合产生燃烧的过程。
柴油发动机着火的原理可以分为四个关键步骤：供油系统、压缩系统、点火系统和燃烧系统。
首先，供油系统是柴油发动机着火的关键部分。
供油系统主要由燃油箱、燃油泵、喷油器和喷油嘴组成。
燃油从燃油箱通过燃油泵被输送到高压喷油器中。
燃油泵通过压力泵或者喷油泵将压力提高到高压喷油器所需的压力。
喷油器将燃油喷入气缸内，形成雾状燃油颗粒。
其次，压缩系统在柴油发动机着火的过程中起到至关重要的作用。
压缩系统是指柴油发动机的活塞在向上运动时将混合气体压缩成高温、高压的状态。
当活塞上升时，气缸内的空气被压缩到非常高的压力。
压缩比越高，温度也就越高，从而有助于燃烧过程的产生。
第三，点火系统是柴油发动机着火的关键环节。
燃油喷入气缸后，需要通过点火来引发燃烧。
柴油发动机通常采用压电点火器或预燃器来实现点火功能。
压电点火器通过将电流通入电极，使电极发出红外线辐射来点火。
预燃器则是通过压缩空气产生高温，使得燃油在预燃室内预燃，然后在气缸内产生火焰。
最后，燃烧系统是柴油发动机着火的最后步骤。
当燃油喷入气缸，并且通过点火后，燃烧过程开始。
燃油喷雾会在气缸内燃烧，并且高温高压的气体推动活塞向下运动，从而驱动发动机的工作。
燃烧的产物主要是二氧化碳和水蒸汽，这是柴油燃烧的化学反应结果。
总结来说，柴油发动机着火的原理是通过供油系统将燃油喷入气缸，然后由压缩系统对混合气进行压缩，接着使用点火系统引发燃烧，最后通过燃烧系统使燃料气体推动活塞运动，从而实现柴油发动机的工作。
这个过程需要精确的控制和各个部分的协同作用，才能保证柴油发动机的正常运行。
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燃烧知识
4、影响燃烧关键重要因素： ●燃烧室： 由于柴油机的混合气形成和燃烧是在燃烧室内进 行的，所以其燃烧室结构型式直接影响到所形成的 混合气的品质和燃烧状况。 燃烧室的分类： 一般按结构型式分为直喷式燃烧室和分隔式 燃烧室。分隔式又分涡流室和预燃室。
燃烧知识
直喷式
预燃室
涡流式
燃烧知识
燃烧知识
燃烧知识
●喷油器：
喷油器的功用是将来自喷油泵的高压柴油喷 射雾化，并按一定的要求（如：一定的射程和喷 雾锥角、雾化良好、喷入燃烧室的相应位置等） 将柴油喷射到燃烧室中。 喷油器常见的型式有铀针式与孔式两种。 ▼孔式： 主要用于直接喷射的燃烧室。喷孔数目 的范围一般为1～8个。喷孔直径0.1－0.5之间。 喷孔数目与喷射方向要根据燃烧室的形状、空气 涡流的情况及对喷雾质量的要求来确定。
燃烧知识
（2）喷射压力必须足够高，以利于柴油雾化。 （3）柴油喷射系统的喷油规律应与燃烧过程相对应。控制 前期喷油量，加快中期喷射量，尽快结束后期喷射。也就是 所说的先缓后急。 （4）在燃烧室内组织较强的空气涡流运动,促进空气与柴油 的均匀混合。
燃烧知识
Ⅰ:着火延迟期 Ⅱ:速燃期 Ⅲ:缓燃期 Ⅳ:后燃期
●粘度。评定柴油稀稠度的指标，与柴油的流动性
有关。柴油的流动性同温度有关。
由于柴油的这些特性，因此柴油机不能像汽油 机那样在气缸内形成可燃混合气。柴油机的混合气 只能在气缸内部形成。
燃烧知识
即在接近压缩行程终点时，通过喷油器把柴油 喷入气缸内，柴油油滴在炽热的空气中受热，蒸 发，扩散，并与空气混合形成可燃混合气。最终 自然发火燃烧。 为了改善柴油机混合气形成及燃烧，燃油系 统、燃烧室以及它们之间的相互匹配起着重要的 作用。不同型式的燃烧室对喷油始点、喷油持续 角，喷油压力、喷油规律、喷注雾化质量及其在 燃烧室内的分布等都有不同的要求。这些参数的 变化对柴油机的经济性、动力性、排放性和噪声 水平都有直接的影响。
燃烧知识
6、采用高压共轨技术后的排放优化原则
高压共轨燃油喷射系统与传统柴油机燃油喷射系统的 分缸供油原理不同，它采用一个具有较大容器的共轨管将 高压燃油蓄积起来实现了恒压供油，基本消除了压力波动 的影响，并且通过控制喷油器上的电磁阀实现喷油的开始 和终止。系统具有突出的优点： （1）可实现高压喷射，喷射压力最高可达到180MPa； （2）喷射压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速、 低负荷时的性能； （3）可以实现预喷射，调节喷油速率，获得理想的喷油规 律； （4）喷射定时和喷射压力可自由选定； （5）具有良好的喷射特性，可获得理想的柴油机扭矩； （6）结构简单、可靠性好、适应性强。
燃烧知识
●速燃期：从柴油开始着火点（B）到迅速燃烧出现最高压
力点（C）时为止的这段时期称为速燃期。进入这一时期， 由于已喷入气缸中的大部分柴油已与空气形成了可燃混合气， 一旦着火后，就有大量的燃料迅速参与燃烧，并且燃烧在多 点同时进行，火焰自由向四周扩展。热量迅速的放出，气缸 内压力和稳定急剧上升，最高压力点一般在上止点后6°～ 10°CA时出现。过高的压力升高率会引起柴油机工作粗暴 和燃烧噪音等问题。 ●缓燃期：从燃气最高压力点（C）开始到燃气最高温度点 （D）止对应的曲轴转角称为缓燃期。燃气最高温度点一般 在上止点后20°～35°曲轴转角处出现。缓燃期开始时，喷 油器可能还在继续向气缸喷油(大负荷)，速燃期留下大量的 燃烧产物，氧气减少，气缸内的温度很高。在这一时期，
燃烧知识
分的柴油雾化较差，油粒密集，直径较大；在油 束的外部则油粒直径小，油粒分布分散。 油束的评价： 喷雾质量，用喷注油粒的细度和均匀度来表示。 喷雾锥角，油束包络面直线的夹角 。 射程，喷出的油束在燃烧室内部贯穿的距离。 影响油束的几个因素： →喷射压力。
燃烧知识
→喷油嘴的构造。 →喷油泵凸轮轴转速和凸轮轮廓形状。 →柴油的粘度。 →气缸内工作压力。 ●喷油泵： 喷油器要实现对柴油的喷射雾化，输入 的柴油必须有较高的压力。喷油泵的主要功用就 是提高柴油的压力并能满足要求： （1）各缸的供油次序符合发动机各缸的工作顺序； （2）按照一定的供油规律，定时供油和迅速停供， 各缸的供油提前角和供油延续时间相等； （3）能根据柴油机负荷的大小，与调速器配合供给 所需的柴油量，且各缸的供应量均匀。
缩口活塞
烟度(Rb)
260
燃油消耗率 (g/kW.h)
扭矩(N.m)
245 230 215 200
360 345 330 315 300 285 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800
转速(r/min)
燃烧知识
通过曲线对比，敞口活塞总体性能好于缩口活 塞，尤其中、高速的烟度表现特别明，而在此区域正 是排放的控制区，烟度较低将使排放物中的PT得到 下 降。 喷油器优化：介绍两种孔径的喷油器对比。 其一：6孔，孔径0.222mm。喷射角度150度。 其二：7孔，孔径0.18mm。喷射角度150度。
燃烧知识
气量越来越少，燃烧很缓慢。燃烧所放出的热量不能充分利 用来作功，但会导致排气温度升高，使柴油机燃料经济性变 差。 从上述燃烧过程的分析可以看出，为了提高柴油机的动 力性、经济性和工作平顺性，着火延迟期不能太长，要控制 速燃期的压力增长率和最高的燃烧压力，要缩短缓燃期，尽 量消除后燃期。为此，必须选用十六烷值较高的柴油，要采 用较高压缩比（15～20）的燃烧室。除此之外，还对柴油机 燃油供给系统提出了如下要求： （1）可燃混合气浓度适中 。
直喷燃烧室优缺点： 形状较简单，加工容易，结构紧凑，散热面积较小，热效率 高，经济性较好。由于总有一部分燃油在空间先形成混合气，因 此柴油机的低温起动性能较好。其缺点是要求较高的燃油喷射压 力，对喷油泵和喷油器配合偶件的加工精度要求高。 分隔式燃烧室优缺点： 因有强烈的涡流运动，对空气的利用率高，过量空气系数α可 较小（α=1.1~1.3）；燃烧是在两部分燃烧室内先后进行的，主燃 室内的压力增长比较缓慢，发动机工作柔和，对转速变化不敏感； 燃烧完全，排气污染小。缺点：散热面积较大、热损失较多；气 体两次经过通道被节流，则流动损失较大。因此，与直喷燃烧室 比较经济性差些，耗油率较高，冷起动较困难。
●发火性：柴油的自燃能力。用十六烷值评定。柴
油的十六烷值大，发火性好，容易自燃。
燃烧知识
国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45。
●蒸发性。柴油蒸发汽化的能力。
●低温流动性。用柴油的凝点和冷滤点评定。凝点
指柴油失去流动性开始凝固的温度。冷滤点指特定 的试验条件下，在1分钟内柴油开始不能流过过滤 器20ml的最高温度。
燃烧知识
燃烧知识
燃烧知识
喷油 器嘴头喷 射角度对 排放的影 响。另外 喷油器的 突出高度 也是良好 燃烧的一 个因素。
排放知识介绍
供油压力的升高，供油规律的变化，喷油器应该 采用小孔径喷油器，这样才能获得比较满意的的排 放值。 涡流比的影响： 主要是缸盖进气道 的形式是涡流比变化的 关键。两种涡流比的对 比：2.0和2.4。
燃烧知识
2、燃油系统功用及组成 ●适当的时刻将一定数量的洁净柴油增压后以适当 的规律喷入燃烧室。 ●每个工作循环，各气缸均喷油一次，喷油顺序同 气缸工作顺序一致。 ●根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量。 柴油供油系统包括喷油泵、喷油器和调速器等 主要部件及柴油箱、输油泵、油水分离器、柴油滤 清器、喷油提前器和高低压油管等辅助装置。 由于技术的发展进步，目前电控系统已经没有 了调速器和喷油提前器。
燃烧知识
燃烧进行的速度受混合气形成速度的控制，柴油边喷入、 边蒸发、边混合、边燃烧，属于扩散燃烧。随之燃烧的进 行，废气不断增多，氧气不断减少，使后期燃烧越来越慢。 在这一时期，同时活塞已向下运动，燃气压力有所下降。 影响缓燃期的主要因素有：燃烧开始后的柴油喷入量、雾化 质量及气缸内空气涡流强度。一般而言，在小负荷时，缓燃 期很短；大负荷时，缓燃期加长。 ●后燃期：从燃气最高温度点（D）开始直到燃烧过程结束 点（E），称为补燃期。补燃期的终点一般难以确定。由于 柴油机可燃混合气形成时间较短，又受到柴油蒸发性的限 制，使得柴油难以在燃烧前实现与空气完全均匀混合。总有 少量柴油直到膨胀过程中才能燃烧，甚至要延续到排气过 程。这一时期，气缸燃气不断膨胀，压力迅速下降，由于氧
燃烧知识
▼轴针式：轴针式喷油器通常用于涡流式燃烧室和
预燃式燃烧室，复合式燃烧室也采用这种喷油器。 一般轴针式喷油器只有一个喷孔，喷孔直径一般为 1～3mm。由于喷孔直径较大，轴针在喷孔内上下 运动，具有自洁作用，喷孔不易积碳。 ▼燃油的雾化：将柴油分散成细小颗粒的过程称为 喷雾或雾化。柴油以很高的压力和速度从喷油嘴的 喷孔喷出时，在气缸中压缩空气的阻力和高速旋转 的涡流的扰动作用下，被分裂成细小的油粒并形成 圆锥形的油束（或喷注）。一般，在油束的中间部
燃烧知识
留在压力室中燃油的很大一部分在燃烧结束后 才蒸发，没有燃烧就被排出气缸，所以压力室容 积越小越好。
燃烧知识
◆喷油定时对排放的影响
适时的喷油定时可以降低柴油机中的NOX的排放。由 于采用机械式喷油定时的不精确性，在70年代设计时，一般 喷油定时选在上止点前20°曲轴转角，喷油持续期相应为 40°曲轴转角。到80年代设计时，喷油定时一般推迟到上止 点前10°曲轴转角，喷油持续期为25°曲轴转角。到90年代 设计时，采用电控高压喷射，喷射定时已推迟到上止点前 5°曲轴转角左右，而对增压型的电控喷射柴油机来说，喷 油持续期则已减少到20°曲轴转角。由于喷油定时的改变， 相应燃烧室内的空气运动组织方面也都发生了明显的变化。 在刚刚喷油的瞬间，气缸内的空气运动由原来的从周围向中 间流动到后来的从中间向外部流动，使燃油与空气更充分的 混合，从而更有利于燃油的充分燃烧与传播，降低了排放。
燃烧知识
燃烧知识
试验结果 分析，低的涡 流比对排放有 一定的影响， 从降低排放的 角度，喷射压 力提高后，涡 流比应该降低， 可以获得好的 排放效果。