柴油机燃烧过程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热阶段，历时40℃A。 这两个阶段放热达80%。
放热“尾巴”—对应后燃期，放热20%。 放热规律三要素：燃烧始点、放热曲线形状、持
续时间。
燃烧始点—使最高压力发生在上止点后7~8 ℃A。 曲线形状—开始放热适中,然后燃烧加快，尾巴尽量短。
燃烧持续时间—最佳约为40 ℃A
第二节 柴油机混合气的形成
柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：一 是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适 当的空气运动。 混合气形成特点: 1、缸内形成 2、时间极短 3、过量空气系数较大 4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合 保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度
从喷油开始到缸内压力线与压缩线偏离的始 点阶段，称为滞燃期或着火延迟期。(图6-2)
喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响τ i的主要因素。
Ⅱ、速燃期（2-3） （图6-2）
着火后，在滞燃期内形成的混合气此时同时 燃烧，活塞在上止点附近，接近于等容燃烧，平 均压力升高率Δ P/Δ Φ =(P3-P2)/(Φ 3-Φ 2) 升高 很快，放热率dθ /dΦ 大。 柴油机Δ P/Δ Φ 一般0.4~0.6MPa/℃A
1)喷油始点 2)缸内压力线偏 离纯压缩线始点 3)最高压力点 4)最高温度点
Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-速燃 期 Ⅲ-缓燃期 Ⅳ-后燃期 h-针阀升 程 Q-循环放热量 dQ/dφ -放热速率 dq/dφ -喷油速率
Ⅰ、滞燃期（1-2）
在压缩终点,Tc=450-800℃,大于柴油的自燃温 度（330-350℃）,但不会立即着火,进行着火前 的准备。 物理准备：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。 化学准备：裂化，着火前的氧化反应。 一般着火延迟时间τ i≈0.0007-0.003s
燃烧噪音与速燃期内的Δ P/Δ Φ 有很大关系。 为使工作柔和，要求Δ P/Δ Φ ≤400kpa/°CA。
Δ P/Δ Φ 的大小主要与滞燃期中形成的可燃混 合气的数量有关，缩短着火延迟时间τ i，减少 滞燃期内的喷油量，抑制此阶段混合气的形成, 可减小燃烧噪音,但与提高动力性相矛盾。
3.排气冒黑烟
边燃烧。
改进措施： ①促进混合气的形成。
结构上，促进缸内的涡流运动。
②供给较多的空气。
α 大于1，一般取1.3。但是至少30%的空气未被利用， 使气缸工作容积的利用程度降低，使升功率、平均有效 压力降低，这与提高其动力性相矛盾。
2.工作粗暴，燃烧噪音较大。
速燃期内,急剧升高的压力直接使燃烧室壁面 及活塞、曲轴等机件产生强烈的振动,并通过气 缸壁传到外部,形成燃烧噪音。
第六章 柴油机的燃烧过程
柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同：
1、混合气形成的方法： 汽油机：缸外（化油器及进气管中），较均匀一致。
柴油机：缸内形成混合气,燃烧时混合气不均匀。 2、着火和燃烧的方式：
汽油机：点燃式，着火后靠火焰传播燃烧，着火时机、 地点均能控制。 柴油机：压燃式,油滴扩散燃烧,着火时机、地点不能控 制。 3、保证及时、完全燃烧的方法：
同时，喷油持续进行，形成燃烧与喷油的重 叠，喷油常在速燃期结束。
Ⅲ、缓燃期（3-4） （图6-2）
速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧，放热量较 大 ， 占 总 放 热 量 的 70 ～ 80% 。 一 般 在 上 止 点 后 20 ～ 35°CA ， 出 现 循 环 最 高 温 度 ， 达 1600 ～ 2000℃。
混合气形成方法:
由不同喷雾及气流运动组成了各种混合气形成方 式，其基本型式可分为：
空间雾化混合，油膜蒸发混合。
空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油 滴与空气涡流混合。
温度虽升高，但活塞已下行，压力近似不变，近 于等压燃烧。
Ⅳ、后燃期（4--）
从温度最高到燃料燃烧结束。
远离上止点放热，大量的热传给冷却系，使排 气温度升高，零件热负荷增加，导致柴油机动力 性、经济性下降，故应尽量减少后燃。
二、燃烧过程中存在的问题
1.混合气形成困难，燃烧不完全。
混合极不均匀—混合气形成时间短，边喷油、边混合、
三、燃烧过程的放热规律
定义：放热率
dQ/dΦ (每度曲轴转
角的放热量)随曲轴
转角的变化关系。
它决定压力升高率(噪音) 的变化和热效率。
理想的放热规律应
为：
①曲线要先缓后急。
②放热开始时刻要适
当提前,持续时间为
40°CA。
图6-3 柴油机与汽油机的放热规律
在燃烧期内，放热过程分三个阶段： 预混合燃烧阶段—对应速燃期，放热率很高，历时 3 ~ 7℃A。 扩散燃烧阶段—对应缓燃期，放热率下降，为主放
汽油机：提高火焰传播速度。 柴油机：保证及时形成较均匀的混合气。
第六章 柴油机的燃烧过程
要求：
1、熟悉柴油机的燃烧过程及存在的问题； 2、懂得放热规律的意义及基本要求； 3、懂得柴油机混合气的形成特点及影响因素； 4、掌握各种运转因素对燃烧过程的影响。
一、燃烧过程
1、燃烧方式--油滴扩散燃烧
柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助 喷油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以 便与空气形成可燃混合气。 油滴的着火要满足两个条件： （1）混合气的温度要高于着火临界温度。 （2）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在 着火界限之内。
主要发生在大负荷工况时，如加速，爬坡时。 燃油在高温缺氧下燃烧时易形成碳烟。 减少黑烟的主要措施: (1)增加过量空气系数α 。但Baidu Nhomakorabea提高柴油机的动 力性相矛盾。 （2）改善混合气的形成。与改善柴油机工作的柔 和性相矛盾。
4.排气冒蓝烟、白烟
在冷起动及怠速、低负荷运转时，气缸内温度 低，燃烧不良，不同直径的柴油微粒随废气排出， 受光线的反射呈现不同的颜色，白烟是由0.6～1 微米的颗粒构成，而蓝烟是由0.6微米以下的颗 粒构成。 暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为 无色。
着火时机、地点不固定，着火点位于喷注外围与核心之 间。
Tc-热空气 温度；
Tw-油滴周 围混合气 温度；
Cu-油滴周 围混合气 浓度；
W-化学反应 速度。
图6-1 单个油滴的着火区域
在稀火焰区形成着火核心；稀熄火区是未燃HC的主要来源 后喷现象：雾化和贯穿度小，形成CO、碳粒和未燃HC等
2、燃烧过程
放热“尾巴”—对应后燃期，放热20%。 放热规律三要素：燃烧始点、放热曲线形状、持
续时间。
燃烧始点—使最高压力发生在上止点后7~8 ℃A。 曲线形状—开始放热适中,然后燃烧加快，尾巴尽量短。
燃烧持续时间—最佳约为40 ℃A
第二节 柴油机混合气的形成
柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：一 是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适 当的空气运动。 混合气形成特点: 1、缸内形成 2、时间极短 3、过量空气系数较大 4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合 保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度
从喷油开始到缸内压力线与压缩线偏离的始 点阶段，称为滞燃期或着火延迟期。(图6-2)
喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响τ i的主要因素。
Ⅱ、速燃期（2-3） （图6-2）
着火后，在滞燃期内形成的混合气此时同时 燃烧，活塞在上止点附近，接近于等容燃烧，平 均压力升高率Δ P/Δ Φ =(P3-P2)/(Φ 3-Φ 2) 升高 很快，放热率dθ /dΦ 大。 柴油机Δ P/Δ Φ 一般0.4~0.6MPa/℃A
1)喷油始点 2)缸内压力线偏 离纯压缩线始点 3)最高压力点 4)最高温度点
Ⅰ-滞燃期 Ⅱ-速燃 期 Ⅲ-缓燃期 Ⅳ-后燃期 h-针阀升 程 Q-循环放热量 dQ/dφ -放热速率 dq/dφ -喷油速率
Ⅰ、滞燃期（1-2）
在压缩终点,Tc=450-800℃,大于柴油的自燃温 度（330-350℃）,但不会立即着火,进行着火前 的准备。 物理准备：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。 化学准备：裂化，着火前的氧化反应。 一般着火延迟时间τ i≈0.0007-0.003s
燃烧噪音与速燃期内的Δ P/Δ Φ 有很大关系。 为使工作柔和，要求Δ P/Δ Φ ≤400kpa/°CA。
Δ P/Δ Φ 的大小主要与滞燃期中形成的可燃混 合气的数量有关，缩短着火延迟时间τ i，减少 滞燃期内的喷油量，抑制此阶段混合气的形成, 可减小燃烧噪音,但与提高动力性相矛盾。
3.排气冒黑烟
边燃烧。
改进措施： ①促进混合气的形成。
结构上，促进缸内的涡流运动。
②供给较多的空气。
α 大于1，一般取1.3。但是至少30%的空气未被利用， 使气缸工作容积的利用程度降低，使升功率、平均有效 压力降低，这与提高其动力性相矛盾。
2.工作粗暴，燃烧噪音较大。
速燃期内,急剧升高的压力直接使燃烧室壁面 及活塞、曲轴等机件产生强烈的振动,并通过气 缸壁传到外部,形成燃烧噪音。
第六章 柴油机的燃烧过程
柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同：
1、混合气形成的方法： 汽油机：缸外（化油器及进气管中），较均匀一致。
柴油机：缸内形成混合气,燃烧时混合气不均匀。 2、着火和燃烧的方式：
汽油机：点燃式，着火后靠火焰传播燃烧，着火时机、 地点均能控制。 柴油机：压燃式,油滴扩散燃烧,着火时机、地点不能控 制。 3、保证及时、完全燃烧的方法：
同时，喷油持续进行，形成燃烧与喷油的重 叠，喷油常在速燃期结束。
Ⅲ、缓燃期（3-4） （图6-2）
速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧，放热量较 大 ， 占 总 放 热 量 的 70 ～ 80% 。 一 般 在 上 止 点 后 20 ～ 35°CA ， 出 现 循 环 最 高 温 度 ， 达 1600 ～ 2000℃。
混合气形成方法:
由不同喷雾及气流运动组成了各种混合气形成方 式，其基本型式可分为：
空间雾化混合，油膜蒸发混合。
空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油 滴与空气涡流混合。
温度虽升高，但活塞已下行，压力近似不变，近 于等压燃烧。
Ⅳ、后燃期（4--）
从温度最高到燃料燃烧结束。
远离上止点放热，大量的热传给冷却系，使排 气温度升高，零件热负荷增加，导致柴油机动力 性、经济性下降，故应尽量减少后燃。
二、燃烧过程中存在的问题
1.混合气形成困难，燃烧不完全。
混合极不均匀—混合气形成时间短，边喷油、边混合、
三、燃烧过程的放热规律
定义：放热率
dQ/dΦ (每度曲轴转
角的放热量)随曲轴
转角的变化关系。
它决定压力升高率(噪音) 的变化和热效率。
理想的放热规律应
为：
①曲线要先缓后急。
②放热开始时刻要适
当提前,持续时间为
40°CA。
图6-3 柴油机与汽油机的放热规律
在燃烧期内，放热过程分三个阶段： 预混合燃烧阶段—对应速燃期，放热率很高，历时 3 ~ 7℃A。 扩散燃烧阶段—对应缓燃期，放热率下降，为主放
汽油机：提高火焰传播速度。 柴油机：保证及时形成较均匀的混合气。
第六章 柴油机的燃烧过程
要求：
1、熟悉柴油机的燃烧过程及存在的问题； 2、懂得放热规律的意义及基本要求； 3、懂得柴油机混合气的形成特点及影响因素； 4、掌握各种运转因素对燃烧过程的影响。
一、燃烧过程
1、燃烧方式--油滴扩散燃烧
柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助 喷油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以 便与空气形成可燃混合气。 油滴的着火要满足两个条件： （1）混合气的温度要高于着火临界温度。 （2）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在 着火界限之内。
主要发生在大负荷工况时，如加速，爬坡时。 燃油在高温缺氧下燃烧时易形成碳烟。 减少黑烟的主要措施: (1)增加过量空气系数α 。但Baidu Nhomakorabea提高柴油机的动 力性相矛盾。 （2）改善混合气的形成。与改善柴油机工作的柔 和性相矛盾。
4.排气冒蓝烟、白烟
在冷起动及怠速、低负荷运转时，气缸内温度 低，燃烧不良，不同直径的柴油微粒随废气排出， 受光线的反射呈现不同的颜色，白烟是由0.6～1 微米的颗粒构成，而蓝烟是由0.6微米以下的颗 粒构成。 暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为 无色。
着火时机、地点不固定，着火点位于喷注外围与核心之 间。
Tc-热空气 温度；
Tw-油滴周 围混合气 温度；
Cu-油滴周 围混合气 浓度；
W-化学反应 速度。
图6-1 单个油滴的着火区域
在稀火焰区形成着火核心；稀熄火区是未燃HC的主要来源 后喷现象：雾化和贯穿度小，形成CO、碳粒和未燃HC等
2、燃烧过程