第六章 柴油机混合气燃烧.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 柴油机混合气形成与燃烧,6.2,柴油机燃烧过程,一、燃烧过程,示功图分析。画图,第,1,阶段,AB,着火延迟期，,A,点开始喷油，压力急剧上升，,B,点燃烧。,AB,段为着火准备阶段。,第,2,阶段,BC,速燃期，,用,平均压力升高率,p/,=,（,p,c,-p,B,）,/,（,c,-,B,）,表示压力急剧升高的程度。压力升高率太大，工作粗暴，冲击大，噪声大。,第,3,阶段,CD,缓燃期,燃料喷到高温废气区，得不到氧气，裂解成碳烟。,燃料喷到有氧区，气缸内温度高，很快燃烧。希望在上止点附近迅速完全燃烧。,第,4,阶段,DE,后燃期，后燃期放出的热量不能被有效利用，增加了冷却水散热损失，增加了活塞组的热负荷，使排气温度升高，希望减少后燃期。,二、燃烧放热规律,单位曲轴转角的放热量随曲轴转角的变化关系，称为放热规律。,Q/CA,。画图,1.,ab,段 预混合燃烧阶段，放热率高，速燃期。,2.,bc,段 扩散燃烧阶段，热效率下降，主要放热阶段，可达,80%,缓燃期。,3.,cd,段 尾巴，延长至整个膨胀过程，放热低，占,20%,，少，后燃期。,开始放热时刻、放热规律和持续放热时间是燃烧过程的三个主要因素，主要影响是循环热效率和最高燃烧压力两方面。,减噪，降低机械负荷，降低压力升高率，最高燃烧压力。要使经济性好，上止点附近燃烧，就要提高压力升高率。两者矛盾。,希望放热规律，先缓后急。开始放热要适中，满足运转柔和要求，随后燃烧要加快，使燃料在上止点附近燃烧。,6.3,可燃混合气的形成与燃烧室,内部混合，油滴雾化，液滴,1x10,-3,50 x10,-3,mm,，喷油时间极短，,0.0020.004s,，燃烧必须在上止点附近迅速完成，及时形成可以迅速燃烧的可燃混合气。混合气形成方式：,1.,空间雾化混合,燃料喷向燃烧室，形成雾状混合物，为使混合均匀，喷出的燃油要与燃烧室形状相配合，利用燃烧室中的空气运动。,2.油膜蒸发混合，在燃烧室壁面上形成,燃油喷到燃烧室壁面上，形成油膜，油膜受热蒸发在燃烧室强烈旋转气流作用下，燃料与空气形成均匀可燃混合气。,有以下类型燃烧室,一、直喷式燃烧室,整个燃烧室在由气缸盖底面、活塞顶面及气缸壁面所形成的统一空间内。,活塞顶上有深浅不同的凹坑，按凹坑深浅，分为,开式（燃烧室喉口直径,dk,/D=0.8,）,开式，混合气形成依靠喷油与燃烧室形状配合，无空气运动。空气利用率低，经济性好，大中型柴油机上。目前汽车柴油机多用半开式燃烧室。,半开式（燃烧室喉口直径,dk,/D=0.350.65,）,（一）半开式空气涡流运动,必须组织空气涡流运动。产生涡流方法：,1.,进气涡流,气缸盖上采用特殊形状的进气道，使空气进入汽缸时，绕气缸中心线，作旋转运动，产生进气涡流。,（,1,）切向气道，气道母线与气缸相切，气道形状平直，渐缩，气流速度越来越快，绕气缸中心线气流旋转。结构简单，阻力 小。但对气口位置敏感。,（2）螺旋气道，气道做成螺旋形，气流沿螺旋线推进的涡流运动，绕气缸中心线气流旋转。涡流强，应用在高速柴油机上。制造工艺要求高。进气涡流强，进气阻力大，充气系数下降，试验确定。,2.挤流 活塞在上止点时，活塞顶平面上的环形空间的空气被挤入燃烧室凹坑内，形成涡流，不影响充气效率，但涡流强度小，维持时间短，配合进气涡流作用。,（二）以,型为代表的半开式燃烧室,dk,/D=0.40.65,活塞顶部凹坑形状像,字母。,混合气形成特点是，一方面依靠燃油在空气中的雾化和推进实现，另一方面组织进气涡流，加速混合气形成。,燃烧室在一个空间内，结构简单，散热面积小，经济性高，低温起动性好，应用广泛。但工作粗暴，喷孔易堵塞，油泵、喷油器易磨损。,（三）其他形式半开式燃烧室,1.,球形油膜,dk/D=0.40.45,，活塞顶上有较深的球形坑，螺旋气道，油膜蒸发，与空气混合，少部分油引燃，利用壁面改善和控制燃烧过程。,p/,小，工作柔和，噪声小，抑制燃油热裂解，减少黑烟。,缺点：对突变负荷及增压的适应能力较差，低速性能不好，冷烟多。低速时，壁面温度低，涡流弱。,2.复合燃烧室,dk/D=0.4，中等强度进气涡流及1,2个孔喷油器，喷油在壁面附近形成混合气，为空间油膜混合。转速高，涡流运动强，燃料增多，油膜燃烧特点。转速低，涡流减弱，空间分布燃料多，改善冷起动。,二、分隔式燃烧室,燃烧室分隔在两个空间，主燃烧室在活塞顶上，副燃烧室在气缸盖内。,（一）涡流燃烧室,副占,50%,，副还是涡流室。涡流室与主燃烧室有通道相连。,1.,混合气形成,热混合，强烈涡流作用下，热空气流向中央，冷空气向四周运动，形成混合气，流到主燃烧室。,二次涡流，主燃烧室内活塞有凹坑，再次混合，形成涡流。,2.结构特点,涡流室，两部分构成，上部分与气缸盖铸成一体，下部分由耐热钢制成，称为保温镶块，便于空气加热，减少散热损失，导流槽、凹坑引导气流形成涡流。,3.,优缺点,涡流强，空气得到充分利用。,减少喷油器堵塞。单孔喷油器，直径大。,对转速变化不敏感,压力升高率低，运转平稳,散热损失大，油耗大，冷起动困难。,（二）预燃室燃烧室,预燃室,+,主燃室，副占,30%40%,1.,混合气形成,无组织紊流。少部分燃油先在预燃室燃烧，加热燃油蒸发雾化，配合主燃烧室形状，形成燃烧涡流，使大部分燃油在主燃烧室中迅速混合燃烧。,2.,优缺点,工作柔和，噪声小。,混合气形成依靠燃烧涡流，对转速，燃油品质不敏感，用轴针式单孔喷嘴。燃油系统工作可靠，喷油器寿命长。,燃烧室散热面积大，散热损失大，故耗油率高。燃烧需要预燃预热，冷起动困难。,6.4,影响燃烧过程运转因素分析,一、燃料特性影响,发火性，指自燃能力，发火性好的柴油，工作柔和，可以在较低温度下着火，有利于起动。车用柴油十六烷值，,4050,蒸发性。,二、负荷影响,负荷增加，循环供油量增加，空气量不变，过量空气系数变小，放热增加，缸内温度上升，缩短着火延迟期，柴油机工作柔和。但负荷过大，过量空气系数过小，燃烧恶化，冒黑烟。,三、转速影响,转速升高，涡流加强，有利于燃油蒸发、雾化和空气混合。但转速过高，充气效率下降，循环供油量增加，过量空气系数太小，热效率下降。,四、供油提前角,过大，压力升高率加大，工作粗暴。过小，不在上止点燃烧，热效率下降，有最佳值。,