柴油机技术

3 柴油机燃烧过程研究
过去燃烧过程研究主要采用实测法，也称“现象学方法”，利用每秒数千次的高速 摄像机可以在发动机正常运转条件下获得与实际非常接近的结果，燃烧的进展情况被记 录在彩色照片上，可以显示出以下特征： （1）燃油喷注
油滴从点光源反射亮光并给出在完全蒸发前液体油注的范围。 （2）预混合火焰
电控喷油和电控配气是当前应用最活跃的两个分支。
7 舰船用柴油机（1）
我国柴油机生产经历两次较大的技术和产品引进： 第一次：1953，6和1959，2由苏联转让给我国的12型柴油机 第二次：在20世纪70年代末期。
高速柴油机（1000rpm~）－－ 是舰船的主要动力之一，可用作高速快艇、护卫舰、
常规潜艇的主机，中型水面舰艇的巡航机及各类舰艇电 站的原动机。 高速机特点：强载度高，功率密度大，体积小，比质量轻， 经济性好。可靠性差，故障率高，大修期短、效率低， 振动噪声大。
由于这个区域亮度太低，故需在燃油中加入含铜添加剂，使其原为蓝色的火焰变成可 见的绿色亮光。 （3）扩散火焰
火焰中燃烧着高温碳粒子呈现超过正常亮度的黄白色。当火焰冷却时，粒子辐射的光 色由橙色变红色。 （4）过浓混合物
在棕色区域的周围环绕着白色的扩散火焰表示为过浓混合物体区域。大量碳粒子在此 处产生。
2.5~3.0Mpa，目前我国自行研制的中高速柴油机的Pe＝ 1.7~1.8Mpa。 • 高增压后的油耗：国外163.2~176.8g/(kw.h),国内 197.2~210.8g/(kw.h) • 废气涡轮增压是主要的增压技术
6 柴油机电控技术
电控技术应用范围： 1. 可变供油定时、供油量和喷油速率； 2. 可变配气正时、可变气阀开度； 3. 可变进气道尺寸，可变进气涡流强度； 4. 可变压缩比 5. 可变喷油尺寸 6. 可调增压系统：相继增压、旁通系统
2 燃油喷射技术（2）
• 初期是考7Mp的压缩空气把燃油吹入燃烧室使之雾化 并与空气混合，称为“气体喷射”.
• 机力喷射(由喷油泵和喷油器组成)可以实现更高的喷射 压力。
• 机力喷射可以适应直喷式雾化柴油机提高经济性降低 排放的要求，同时也使高增压柴油机气缸内冲量密度 增大。
• 机力喷射可以实现喷油压力、喷孔直径等喷射系统结 构参数的优化匹配，使得燃油喷射在整个负荷和转速 范围内得到精确控制，以接近理想的喷油速率曲线， 保证柴油机具有良好的性能。
7 舰船用柴油机（3）
低速柴油机（小于300rpm）－－ 在大型民用船舶动力领域占有绝对优势，在大型军
辅船舶上也占有一席之地。
低速机特点：单机功率大、经济性好、寿命长；结构简单、 强度大、转速低所以柴油机最新技术一般先在低速柴油 机上得到突破。
近年来，由于计算机技术的发展，产生了利用数学模型计算来预测和分析燃烧过程 的方法。
4 柴油机有害物排放
柴油机有害物产生于缸内燃烧过程，存在于燃烧后的废气中。 有害物主要包括：CO、HC（未燃碳氢化合物）、NOx（氧氮化合物
NO、NO2等）、排烟及微粒。
降低柴油机排放的技术： （1）提高燃油品质 （2）优化燃烧室结构。带有增压的涡流室柴油机的排放最优，排烟
从燃油开始喷射到燃油开始燃烧的一段时间。 2.预混及快速燃烧期
在滞燃期中已与空气混合并处于可燃极限内的燃油发生燃烧，再加 上在该时期内喷入并达到“准备好燃烧”的燃油的着火燃烧。 该时期特点是具有很高的放热速率。 3.混合控制燃烧期 该时期的燃烧速率主要受油与空气混合过程的控制。 该时期的放热速率可能出现也可能不出现第二个凸峰，然后随着过 程进行放热速率不断下降。 4.后燃期 在膨胀过程仍然有低速率的放热速率持续着，随着气缸内温度下降， 燃烧的过程也越来越慢。
• 目前柴油机单机功率达到10万KW
• 第一里程杯1927年从气力喷射到机力喷射 • 第二里程杯1945年涡轮增压技术应用 • 第三里程碑电子及计算机技术的应用
2 燃油喷射技术（1）
• 柴油机燃烧过程－－复杂的、非定常、不稳定、三维过程。 • 燃油载压缩冲程之末喷入气缸开始燃烧一直延续到膨胀过程中。 • 燃油燃烧分四个阶段： 1.滞燃期
也降到最低；在直喷式柴油机中，则着眼于改进喷油机构及利用燃 烧室内的空气涡流运动来改进混合和燃烧。 （3）增压、中冷可以降低氧化氮排放 （4）废气再利用 （5）智能喷油系统。
5 柴油机增压技术
• 增压技术使柴油机的功率和经济性获得全面改善 • 增压技术影响着柴油机技术和产品结构形式的发展 • 80年代国外中高速柴油机的平均有效压力Pe＝
柴油机
• 柴油机发展了100年，目前仍然是国民经 济中非常重要的动力机械。
• 当前柴油机技术与电子计算机技术结合 使得其理论和技术乃至产品都有新的发 展。
源自文库
1 柴油机发展过程中的三个里程碑
• 德国工程师 鲁道夫·狄塞尔1892年发明了柴油机专利， 德国奥格斯堡机器厂于1896年10月5日造出世界上第一 台柴油机。
7 舰船用柴油机（2）
中速柴油机（300rpm～1000rpm）－－ 用途十分广泛，军用可作护卫舰、潜艇、辅助船舶
的主机，民用可用作船舶机车的主机及电站的原动机。 型号很多，功率范围覆盖很广。可用作高速快艇、护卫 舰、常规潜艇的主机，中型水面舰艇的巡航机及各类舰 艇电站的原动机。
与高速机相比：可靠性好些，故障率低，大修期长些、效率 高些，振动噪声略小。