内燃机特性
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• 柴油机是以扩散燃烧为主的燃烧模式。
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。
返回
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
• 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
返回
燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
返回
燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
d
（低压）
0.54
0.18
S.M .D
4.12
Re10.12
We10.75
1 a
1 a
d
雾束贯穿距离：
大缸径静止空气：（Dent）
1
1
L
3.07
p
a
4
t
d
1 2
294 Ta
4
小缸径高速机： （新井公式）
1
1 2
L
2.95d
t
p
a
2
有涡流时：
Lf
1
L 1 2 L /U
油束夹角：
1
0.05
• 继续提问：为什么燃烧放热率会有转折点？
柴油机中的预混燃烧
• 柴油机在滞燃期内喷入气缸的燃油在经历 物理和化学准备期间形成了一定的积聚， 这种积聚的油气混合气在燃烧开始的时候 会以预混燃烧的方式进行反应，放出热量。
滞燃期
1. 组成： i ph ch
1. 物理滞燃期
ph
6.24103
exp
• 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。
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
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
• 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。
燃期）有关。
返回
燃烧循环变动的表征参数
• 与气缸压力有关的参数
– 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。
• 与燃烧速率有关的参数
– 最大燃烧速率、火焰发展曲轴转角、快速燃烧曲轴转角 等。
• 与火焰前锋位置相应的参数
– 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
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
返回
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。
p d 2
a vg2
4
油雾衡量指标
•
油滴直径（索特平均直径）
S.M .D
ni
d
3 i
nidi2
• 喷雾锥角
– 由喷孔直径、喷孔厚度、喷孔的加工质量等决 定，一般在15~30度。
• 雾束贯穿距离
燃烧室、油束和涡流的配合
• 油束穿透率
L / L'
• 喷雾锥角 • 油束夹角
返回
柴油机的燃烧过程
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：
Me
K
s
v
i
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）
• 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
HuVK0e RT
C
n
F
T
T0
Байду номын сангаас
dQ1 dQ2 dT dT
E
H uVK 0e RT
C
n E RT 2
F
T
E 2R
1
1
4R E
T0
着火温度与压力的关系
返回
柴油机燃烧阶段划分
• 1.滞燃期 • 2.急燃期 • 3.缓燃期 • 4.后燃期
燃烧阶段划分的依据
• 喷油时刻：以发动机的喷油提前角为准。 • 燃烧始点：压力线脱离纯压缩线开始上升
• 柴油机着火的单液滴模型 • 内燃机的着火条件 • 柴油机燃烧阶段划分 • 滞燃期 • 放热规律
返回
柴油机着火的单液滴模型
返回
内燃机的着火条件
• 热自燃与链式反应
• 反应放热的规律：
• 传热规律：
Q1
HuV
E
K0e RT
C
n
Q2 F T T0
自燃的临界条件
Q1 Q2
E
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；
• 典型燃烧室 1.楔形 2.浴盆形 3.碗形 4.半球形
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）
万有特性作图法（2）
内燃机速度特性分析
影响因素
柴油机喷油泵的速度特性
油、机体、运动件等等）
内燃机排气污染
主要污染物： 微粒 NOX CO HC
指标：体积分数、质量浓度 质量排放量 比排放量
CO排放与燃料、空燃比的关系
柴油机排放与过量空气系数
汽油机排放与过量空气系数
CO的生成机理
1.CO生成机理详细过程尚未完全弄清，
一般认为，生成步骤如下：
RH R RO2 RCHO RCO CO
3.53 823 0.22 T
p 34
0.78
d 1.77 25
1.74 0.74
TF 293
U0 0.17 200
2. 化学滞燃期
2. 影响因素
3. 对燃烧过程的影响
影响滞燃期的因素：
• 1.温度 • 2.压力 • 3.喷油提前角 • 4.转速 • 5.涡流速度 • 6.空燃比 • 7.雾化程度 • 8.添加剂和燃料种类
• 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。
汽油机燃烧过程
返回
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
返回
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
a.在垂直方向的气流作用下变扁平；
b.在RT不稳定表面波作用下，分裂成大 油滴；
c.在KH不稳定表面波作用下分裂成小油 滴。
油滴直径（索特平均直径）：
S.M.D
ni
d
3 i
ni di2
We
au2d
（高压）
S.M .D
0.38
Re10.25
We10.32
1 0
0.37
1 0
0.47
的时刻。 • 急燃期终点：？？ • 缓燃期终点：峰值压力处。 • 燃烧终点：燃烧物质基本上全部（99％）
燃烧完毕。？
放热规律
• 放热规律是燃料的燃烧放热速度与时间的 变化关系
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
不同放热规律对性能的影响
放热率的求解
• 气缸内空气的运动情况和燃烧室结构，形 状，尺寸，壁温等等。
返回
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，
其中：
O2
RCO
OH O
CO
..
....
H
2.是一种中间产物，最终生成情况视氧气浓度
而定
HC的生成机理
缝隙效应的解释： 1.冷激效应 2.油膜与沉积物吸附 3.容积淬熄 4.碳氢化合物的后期氧化
NOx的生成机理
O2 2O N2 O NO N O2 N NO O OH N NO H
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 2.由各稳态点组成的特性线
返回
柴油机混合气的形成特点
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；
分散成小油滴； 6.小油滴之间的碰撞产生更小的油滴。
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：
1a3
d2x dt 2
2 3
aaU
2
8x
5a
dx dt
X=a时，
a
1 3a
1 a
U
2
t
2
2.Hwang和Reitz机理（1995）
• 分层充气与GDI
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
返回
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。
Qnet
p
dV dt
p
dV
dt
V 1
dp dt
Qnet
2 1
Qne
t
(
dt
d
)d
V2 V1
pdV ( pV )2 ( pV )1
1
测试数据处理后的燃烧放热率示意 图
放热规律与示功图
对前面问题的回答
• 急燃期的终点是燃烧放热率的转折点。 • 燃烧终点在放热率曲线上表现为过程最后
的零点。
w
265D0.214
cm Pz
T 0.786
0.525 z
mCv
dT dt
p
dV dt
Qc Qw
Qnet
• 由克拉伯龙方程得到：
mR dT p dV V dp dt dt dt
由气体性质可知：
R cp cv cv ( 1)
mCv
dT dt
p dV dt
Qc Qw
Qnet
• 采用单区模型方法，根据热力学第一定律：
mCv
dT dt
p
dV dt
Qc Qw
Qnet
– 其中，净放热量是燃烧放热量与散热量之差。
热传导规律
mCv
dT dt
p dV dt
Qc Qw
Qnet
• 其中，导热系数采用Woschni公式：
dQw
d
w
Fl
Tz
Tw
4
D2 2Tz
Tw1
Tw2
1
汽油机与柴油机的区别
• 燃烧方式、放热规律（预混与扩散） • 点燃与压燃（着火机理） • 滞燃期内的过程 • 单区着火与多区着火（火焰传播） • 过量空气系数
汽油机与柴油机的区别
• 双区模型与单液滴模型的机理性解释 • 燃烧排放的特性不同 • 调节方式不同（调质与调量） • 由燃烧而导致结构上的不同（燃烧室、供
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
• 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
返回
燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
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燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
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（低压）
0.54
0.18
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4.12
Re10.12
We10.75
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雾束贯穿距离：
大缸径静止空气：（Dent）
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1
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294 Ta
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小缸径高速机： （新井公式）
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1 2
L
2.95d
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有涡流时：
Lf
1
L 1 2 L /U
油束夹角：
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0.05
• 继续提问：为什么燃烧放热率会有转折点？
柴油机中的预混燃烧
• 柴油机在滞燃期内喷入气缸的燃油在经历 物理和化学准备期间形成了一定的积聚， 这种积聚的油气混合气在燃烧开始的时候 会以预混燃烧的方式进行反应，放出热量。
滞燃期
1. 组成： i ph ch
1. 物理滞燃期
ph
6.24103
exp
• 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。
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
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
• 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。
燃期）有关。
返回
燃烧循环变动的表征参数
• 与气缸压力有关的参数
– 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。
• 与燃烧速率有关的参数
– 最大燃烧速率、火焰发展曲轴转角、快速燃烧曲轴转角 等。
• 与火焰前锋位置相应的参数
– 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
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
返回
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。
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油雾衡量指标
•
油滴直径（索特平均直径）
S.M .D
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nidi2
• 喷雾锥角
– 由喷孔直径、喷孔厚度、喷孔的加工质量等决 定，一般在15~30度。
• 雾束贯穿距离
燃烧室、油束和涡流的配合
• 油束穿透率
L / L'
• 喷雾锥角 • 油束夹角
返回
柴油机的燃烧过程
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：
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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）
• 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
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C
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着火温度与压力的关系
返回
柴油机燃烧阶段划分
• 1.滞燃期 • 2.急燃期 • 3.缓燃期 • 4.后燃期
燃烧阶段划分的依据
• 喷油时刻：以发动机的喷油提前角为准。 • 燃烧始点：压力线脱离纯压缩线开始上升
• 柴油机着火的单液滴模型 • 内燃机的着火条件 • 柴油机燃烧阶段划分 • 滞燃期 • 放热规律
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柴油机着火的单液滴模型
返回
内燃机的着火条件
• 热自燃与链式反应
• 反应放热的规律：
• 传热规律：
Q1
HuV
E
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自燃的临界条件
Q1 Q2
E
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；
• 典型燃烧室 1.楔形 2.浴盆形 3.碗形 4.半球形
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）
万有特性作图法（2）
内燃机速度特性分析
影响因素
柴油机喷油泵的速度特性
油、机体、运动件等等）
内燃机排气污染
主要污染物： 微粒 NOX CO HC
指标：体积分数、质量浓度 质量排放量 比排放量
CO排放与燃料、空燃比的关系
柴油机排放与过量空气系数
汽油机排放与过量空气系数
CO的生成机理
1.CO生成机理详细过程尚未完全弄清，
一般认为，生成步骤如下：
RH R RO2 RCHO RCO CO
3.53 823 0.22 T
p 34
0.78
d 1.77 25
1.74 0.74
TF 293
U0 0.17 200
2. 化学滞燃期
2. 影响因素
3. 对燃烧过程的影响
影响滞燃期的因素：
• 1.温度 • 2.压力 • 3.喷油提前角 • 4.转速 • 5.涡流速度 • 6.空燃比 • 7.雾化程度 • 8.添加剂和燃料种类
• 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。
汽油机燃烧过程
返回
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
返回
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
a.在垂直方向的气流作用下变扁平；
b.在RT不稳定表面波作用下，分裂成大 油滴；
c.在KH不稳定表面波作用下分裂成小油 滴。
油滴直径（索特平均直径）：
S.M.D
ni
d
3 i
ni di2
We
au2d
（高压）
S.M .D
0.38
Re10.25
We10.32
1 0
0.37
1 0
0.47
的时刻。 • 急燃期终点：？？ • 缓燃期终点：峰值压力处。 • 燃烧终点：燃烧物质基本上全部（99％）
燃烧完毕。？
放热规律
• 放热规律是燃料的燃烧放热速度与时间的 变化关系
250
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180
200
不同放热规律对性能的影响
放热率的求解
• 气缸内空气的运动情况和燃烧室结构，形 状，尺寸，壁温等等。
返回
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，
其中：
O2
RCO
OH O
CO
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H
2.是一种中间产物，最终生成情况视氧气浓度
而定
HC的生成机理
缝隙效应的解释： 1.冷激效应 2.油膜与沉积物吸附 3.容积淬熄 4.碳氢化合物的后期氧化
NOx的生成机理
O2 2O N2 O NO N O2 N NO O OH N NO H
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 2.由各稳态点组成的特性线
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柴油机混合气的形成特点
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；
分散成小油滴； 6.小油滴之间的碰撞产生更小的油滴。
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：
1a3
d2x dt 2
2 3
aaU
2
8x
5a
dx dt
X=a时，
a
1 3a
1 a
U
2
t
2
2.Hwang和Reitz机理（1995）
• 分层充气与GDI
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。
Qnet
p
dV dt
p
dV
dt
V 1
dp dt
Qnet
2 1
Qne
t
(
dt
d
)d
V2 V1
pdV ( pV )2 ( pV )1
1
测试数据处理后的燃烧放热率示意 图
放热规律与示功图
对前面问题的回答
• 急燃期的终点是燃烧放热率的转折点。 • 燃烧终点在放热率曲线上表现为过程最后
的零点。
w
265D0.214
cm Pz
T 0.786
0.525 z
mCv
dT dt
p
dV dt
Qc Qw
Qnet
• 由克拉伯龙方程得到：
mR dT p dV V dp dt dt dt
由气体性质可知：
R cp cv cv ( 1)
mCv
dT dt
p dV dt
Qc Qw
Qnet
• 采用单区模型方法，根据热力学第一定律：
mCv
dT dt
p
dV dt
Qc Qw
Qnet
– 其中，净放热量是燃烧放热量与散热量之差。
热传导规律
mCv
dT dt
p dV dt
Qc Qw
Qnet
• 其中，导热系数采用Woschni公式：
dQw
d
w
Fl
Tz
Tw
4
D2 2Tz
Tw1
Tw2
1
汽油机与柴油机的区别
• 燃烧方式、放热规律（预混与扩散） • 点燃与压燃（着火机理） • 滞燃期内的过程 • 单区着火与多区着火（火焰传播） • 过量空气系数
汽油机与柴油机的区别
• 双区模型与单液滴模型的机理性解释 • 燃烧排放的特性不同 • 调节方式不同（调质与调量） • 由燃烧而导致结构上的不同（燃烧室、供