【学习课件】第五章柴油机混合气的形成与燃烧

特点：温度越高、压力越高、柴油十六烷值越高着火 延迟期越短。时间一般为：0.0003～0.0007秒。
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柴油机－低温多级自燃
t1 阶段－混合阶段
在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成可燃混合气。 燃料遇到温度较高的空气，开始氧化，但速度缓慢，示 功图上的压缩线没有明显的变化。混合阶段，为着火做 准备。
I W (W / m2) S
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３、柴油机的有害排放物和噪声振动
燃烧过程
式中S－声波的作用面积（m2）。 基准声压所对应的声强为10－12W/m2，称为听阀
声强；痛阀声强声压所对应的声强为1W/m2，称为 痛阀声强。
（二）声压级、声功率级和声强级
声学中普遍使用对数标度来度量声压、声强、和 声功率等噪声的客观量度，称为声压级、声强级和声 功率级，单位表示为分贝（dB）。
汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象, 它与柴油 机的工作粗暴性, 在燃烧本质上是一致的, 均是可燃混合气自 燃的结果。但两者发生的部位不一致。
柴油机工作粗暴发生在速燃期的始点.
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1、燃烧过程概述
燃烧过程
缓燃期:从最大压力点（c点）到最高温度点D点）。
特点：一般喷射过程在缓燃期都已结束、随着燃烧过 程的进行。空气逐渐减少而燃烧产物不断增多，燃烧 的进行也渐趋缓慢。柴油机燃烧室内的最高温度可达 2000K左右，一般在上止点后20°～35°曲轴转角 处出现。
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３、柴油机的有害排放物和噪声振动
燃烧过程
a、柴油机噪声分类
柴油机噪声
动力噪声 机械噪声
燃烧噪声
柴油机振动的危害 发动机的振动会危害到发动机的使用寿命，造成缸套和
活塞受到冲击，曲轴、凸轮轴断裂，传动齿轮磨损等。
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３、柴油机的有害排放物和噪声振动
燃烧过程
ｂ、噪声的度量与分析
t2 阶段－第一级反应
燃烧的实质是燃料的氧化反应，当反应速度很快时， 火焰就会出现。经过t1时间后，反应加剧，出现冷火焰， 缸内压力超过压缩压力。在这一阶段，反应生成醛类、 过氧化物和一氧化碳等中间产物。要求混合气较浓， = 0.4～0.5。
t3阶段－第二级反应
温度、压力升高较大，产生许多化学反应的活性中心， 出现蓝火焰。混合气稀得多，略小于1。
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柴油机－低温多级自燃
t1+t2+t3 时间后－第三级反应 活性中心剧增，化学反应加速，热积累剧烈，发生爆
炸，出现热火焰。混合气更稀， 1。 t1+t2+t3 －着火延迟期
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1、燃烧过程概述
速燃:从压力脱离压缩线开始急剧上升(B点)至达到最大压力 (C点)。
特点：速燃期内，在着火延迟期内准备好的混合气几乎 同时开始燃烧，使燃烧室内的压力、温度急剧上升。燃浇室 内的最大压力(又称为最大爆发压力)有可能达到13MPa以上。
3)柴油机的有害排放物和噪声振动
(1)有害排放
柴油机的主要排放物包括：微粒（PM）、氮氧化合物 (NOX)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)。其中主要的 是氮氧化合物和微粒。
柴油机排气的黑烟、白烟与蓝烟。
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３、柴油机的有害排放物和噪声振动
燃烧过程
黑烟：主要在柴油机大负荷和加速时产生，主要因为 燃烧室内缺氧，燃烧不充分而产生的。
燃烧过程
补燃:从最高温度点(D点)至燃油基本燃烧完(E点)。补 燃期内燃油的燃烧可称为后燃，由于燃烧时间短促，混 合气又不太均匀，总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续 燃烧。特别在高速、高负荷工况下，因过量空气系数小， 混合气形成和燃烧的时间更短．这种后燃现象就更为严 重。
2)燃烧放热规律
瞬时放热速率：是指在燃烧过程中的某一时刻，单位 时间内(或1°曲轴转角内)燃烧的燃油所放出的热量。
累积放热百分比：是指从燃烧过程开始至某一时刻为 止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。
瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关 系，称为燃烧放热规律
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２、燃烧放热规律
燃烧过程
燃烧起点 燃烧放热规律曲线形状
燃烧持续时间 燃烧放热规律三要素
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２、燃烧放热规律
燃烧过程
一般来说，较理想的燃烧放热规律要求有一合适的 燃烧起点，同时燃烧应该是先缓后急。在开始放热阶段， 不希望燃烧放热速率上升得过快，以降低压力升高率， 使柴油机的工作粗暴得到控制；然后燃烧应加速进行， 使绝大部分燃油在尽可能靠近上止点处完成燃烧，以提 高经济性。燃烧持续时间不宜过长。
第五章 柴油机混合气 的形成与燃烧
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一、燃烧过程
1)燃烧过程概述 着火延迟期
燃烧过程
速燃期 缓燃期
补燃期
人为划分四个阶段：
A-B段为滞燃期
B-C段为速燃期
C-D段为缓燃期
D-E段为补燃期Байду номын сангаас
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1、燃烧过程概述
着火延迟期
燃烧过程
从燃油开始喷入燃烧室内(A点)至由于开始燃烧而引 起压力升高使压力脱离压缩线开始急剧上升(B点)。
（一）声压、声功率和声强
当声波在弹性介质中运动时，使介质中的压力在稳定压力P 附近增加或减小，这个压力的变化量，成为声压，它表示某一声 波作用在单位面积上的压力大小。单位时（Pa）。 声功率是指声源在单位时间内向外辐射的声压大小，即：
W P (W ) t
声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积上的能 量，通常用I表示，其单位是瓦/米2（W/m2），即：
白烟与蓝烟是柴油机冷起动后怠速或低负荷下暖机过 程中产生，由于燃烧室内工质温度低，燃油不能完全蒸 发燃烧，未燃烧或部分氧化的燃油以液态微粒的形式随 废气排出，冷凝形成白烟与蓝烟，白烟与蓝烟主要区别 是白烟的微粒直径较大。
(2)柴油机的噪声与振动
人可听频率范围为20Hz～20000Hz，噪声的频率就 在这一范围中。现代城市中的交通噪声是环境噪声的主 要部分，可高达城市噪声的75％左右，这里又以汽车为 主，汽车的主要噪声源是发动机和轮胎（尤其在高速行 驶时）。
由于不可能形成完全均匀的混合气，所以使柴油机必 须在过量空气系数次α>1的条件下工作，保证基本完 全燃烧的最小空气过量系数的大小随燃烧室的不同而 异，在分隔室燃烧室中最小可达1.2左右。与汽油机相 比，柴油机的空气利用率较低，这也是其升功率和比 重量的指标比汽油机差的主要原因。
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1、燃烧过程概述