任务1-柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程课件

黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机项目五项目五 柴油机燃料供给系统柴油机燃料供给系统任务任务1 1 柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程项目五 柴油机燃料供给系统任务1 柴油机燃料供给系统的组成和黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机复习旧课：复习旧课：1、发动机排放控制系统的种类？、发动机排放控制系统的种类？2、汽油机燃料供给系统的组成？、汽油机燃料供给系统的组成？导入新课：导入新课：任务任务1 柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程复习旧课：黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机 柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混合气的形成、燃烧和废气的排出任务。合气的形成、燃烧和废气的排出任务。一、一、功用功用 柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混合黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机任务1-柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程课件黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机燃油供给装置：燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、油滤清器、喷油泵、喷油器等。喷油器等。空气供给装置：空气供给装置：空气空气滤清器、进气管道。滤清器、进气管道。混合气形成装置：混合气形成装置：燃烧室。燃烧室。废气排出装置：废气排出装置：排气管道、消音器。排气管道、消音器。二、二、组成组成燃油供给装置：二、组成黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机燃油滤清器燃油滤清器低压油管低压油管高压油管高压油管喷油泵喷油泵喷油器喷油器回油管回油管燃油箱燃油箱输油泵输油泵油水分离器油水分离器调速器调速器限压阀限压阀喷油提前器喷油提前器燃油滤清器低压油管高压油管喷油泵喷油器回油管燃油箱输油泵油水黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机各组成部分详图各组成部分详图各组成部分详图黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机各组成部分详图各组成部分详图各组成部分详图黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机发火性发火性指柴油的自燃能力；十六烷值越高，发火性越好。指柴油的自燃能力；十六烷值越高，发火性越好。蒸发性蒸发性指柴油的汽化能力；其指标由柴油的蒸馏实验来确定。指柴油的汽化能力；其指标由柴油的蒸馏实验来确定。粘度粘度决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。凝点凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。指柴油冷却到开始失去流动性的温度。三、柴油三、柴油1 1、使用性能指标、使用性能指标2 2、分类、分类按其所含重馏分的多少分为按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。重柴油和轻柴油。3 3、牌号、牌号根据凝点编定，如根据凝点编定，如1010号、号、0 0号、号、-10-10号、号、-20-20号、号、-35-35号等。号等。发火性指柴油的自燃能力；十六烷值越高，发火性越好。三、黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机四、可燃混合气的形成与燃烧四、可燃混合气的形成与燃烧 高温压缩空气高温压缩空气 柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。雾状柴油雾状柴油燃燃 烧烧喷射喷射物理化学变化物理化学变化持续喷射持续喷射雾状柴油雾状柴油喷射喷射可燃混合气形成方法有：可燃混合气形成方法有：空间雾化和油膜蒸发。空间雾化和油膜蒸发。四、可燃混合气的形成与燃烧 高温压缩空气 柴油机可燃混黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机柴油机工作过程柴油机工作过程 柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵。油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵。油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵。油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵。柴油机工作过程 柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机(一一)空间雾化混合方式空间雾化混合方式 将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸发形成混合气。发形成混合气。1 1油雾形成油雾形成 燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出。2 2空气运动促进混合空气运动促进混合 使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使空气运动使空气运动，多采，多采用两种方法。用两种方法。1 1）使进气产生涡流使进气产生涡流：利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋：利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋进气道，可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动。进气道，可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动。2 2）产生挤压涡流产生挤压涡流：利用活塞顶部的特殊形状，在压缩过程：利用活塞顶部的特殊形状，在压缩过程中和膨胀行程开始时，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运中和膨胀行程开始时，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运动，它存在于上止点附近，持续时间较短转速愈高，涡流也动，它存在于上止点附近，持续时间较短转速愈高，涡流也愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。此外，空气涡流运动愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。此外，空气涡流运动还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早地结束。还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早地结束。任务1-柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程课件黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机任务1-柴油机燃料供给系统的组成和燃烧过程课件黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机挤压涡流挤压涡流挤压涡流黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机(二二)油膜蒸发混合方式油膜蒸发混合方式 它是将柴油喷向燃烧室的壁面上，燃油的大部它是将柴油喷向燃烧室的壁面上，燃油的大部分（分（9595）形成油膜。由于油束贯穿空气和室壁的）形成油膜。由于油束贯穿空气和室壁的反射，有少量油粒（反射，有少量油粒（5 5）悬浮在空间，形成着火源。）悬浮在空间，形成着火源。油膜在空间火源的热能作用下，逐层蒸发、逐层卷油膜在空间火源的热能作用下，逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，产生了燃气涡流，其燃烧速度是前走、逐层燃烧，产生了燃气涡流，其燃烧速度是前期慢、后期快，使燃烧过程加速进行到终点。期慢、后期快，使燃烧过程加速进行到终点。(二)油膜蒸发混合方式黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机空间雾化混合空间雾化混合油膜蒸发混合油膜蒸发混合复合式复合式混合过程混合过程靠柴油喷到燃烧室空靠柴油喷到燃烧室空间内，与空气直接混间内，与空气直接混合，其混合不均匀，合，其混合不均匀，燃烧粗暴。燃烧粗暴。柴油喷到室壁上，柴油喷到室壁上，5 5先先形成混合气燃烧，其燃形成混合气燃烧，其燃烧温度再促使油膜挥发，烧温度再促使油膜挥发，从而促进形成混合气。从而促进形成混合气。两种方式混两种方式混合使用，以合使用，以空间雾化为空间雾化为主，效果较主，效果较好！好！提高方法提高方法1.1.喷油束与燃烧室形喷油束与燃烧室形状相适应。状相适应。2.2.室内空气运动涡流室内空气运动涡流好，以促进混合。好，以促进混合。燃烧室形状应有利于油燃烧室形状应有利于油膜的形成，面积大，以膜的形成，面积大，以促进其挥发，同时燃烧促进其挥发，同时燃烧室形状应有利于形成旋室形状应有利于形成旋转气流，以使气体混合转气流，以使气体混合均匀。均匀。空间雾化混合油膜蒸发混合复合式混合过程靠柴油喷到燃烧室空间内黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机柴油燃烧的主要特点是：柴油燃烧的主要特点是：（1 1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。（2 2）混合与燃烧的时间很短）混合与燃烧的时间很短0.00170.00170.0040.004秒秒 （气缸内）。（气缸内）。（4 4）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时、连续）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时、连续 重叠进行的，即重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧边喷射，边混合，边燃烧。（3 3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。柴油燃烧的主要特点是：（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期（1 1）备燃期）备燃期 (AB)(AB)从喷油开始从喷油开始开始着火开始着火燃烧为止燃烧为止（2 2）速燃期）速燃期 （BCBC）从燃烧开始从燃烧开始气缸内出气缸内出现最大压力时为止现最大压力时为止（3 3）缓燃期）缓燃期 （CD)CD)从最大压力出现从最大压力出现最高最高温度出现为止温度出现为止（4 4）后燃期）后燃期 (DE)(DE)缓燃期以后的燃烧缓燃期以后的燃烧可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期（1）备燃期 (AB黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机（1 1）备燃期）备燃期 （滞燃期）（滞燃期）从喷油开始从喷油开始开始着火燃烧为止开始着火燃烧为止 喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。柴油在高温空理和化学的准备过程。柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合（与空气均匀混合（物理变化物理变化）。）。随着柴油温度升高，少量的柴油分子随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反应化学反应，具备着火条件而着火，形，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般仅为这一时期很短，一般仅为0.00070.00070.003 0.003 秒。秒。（1）备燃期（滞燃期）黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机（2 2）速燃期）速燃期 从从燃烧开始燃烧开始气缸内出现最气缸内出现最大压力大压力 时为止时为止火源中心已经形成，已准备火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的的，因此，气缸内的压力压力P P迅速增加迅速增加,温度升高很快温度升高很快。（2）速燃期 黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机（3 3）缓燃期）缓燃期 从出现从出现 出现出现 为止为止这一阶段喷油器继续喷油，由这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。但短，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减少，废气增因为气缸中氧气减少，废气增多，多，燃烧速度逐渐减慢燃烧速度逐渐减慢，气缸，气缸容积增大。所以容积增大。所以气缸内压力略气缸内压力略有下降，温度达到最高值有下降，温度达到最高值，通，通常喷油器已结束喷油。常喷油器已结束喷油。（3）缓燃期 黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机（4 4）后燃期）后燃期 缓燃期以后的燃烧缓燃期以后的燃烧 这一时期，虽然不喷油，但仍这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能充分利用燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发动机过热，排气气排出，使发动机过热，排气温度升高，造成发动机动力性温度升高，造成发动机动力性下降，经济性下降。下降，经济性下降。因此，因此，要要尽可能地缩短后燃期尽可能地缩短后燃期。（4）后燃期 黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机综上所述，要使燃烧过程进行得好，混合气形成的好环是综上所述，要使燃烧过程进行得好，混合气形成的好环是关键，所以对混合气形成的要求如下：关键，所以对混合气形成的要求如下：必须要有足够的空气量和适当的柴油量必须要有足够的空气量和适当的柴油量 因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定温度和压力条件下产生化学作用的结果，所以空气与柴油温度和压力条件下产生化学作用的结果，所以空气与柴油是放热的两个重要因素。是放热的两个重要因素。空气量与柴油量比例不同，所形空气量与柴油量比例不同，所形成的可燃混合气的成分也就不同，一般要求：成的可燃混合气的成分也就不同，一般要求：=1.3=1.31.5 1.5 过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，Ne Ne 过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。经济性变坏。可见可见是影响发动机功率和油耗的重要因素。是影响发动机功率和油耗的重要因素。综上所述，要使燃烧过程进行得好，混合气形成的好环是关键，所以黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机 喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适 气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后，气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后，容积小可得到较高的容积小可得到较高的压力，热效率高，热损失小，所以要求喷油时刻要准确。喷油过早，过晚压力，热效率高，热损失小，所以要求喷油时刻要准确。喷油过早，过晚对发动机工作都是不利的。对发动机工作都是不利的。过早过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧，：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧，结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力，并严重结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力，并严重“敲缸敲缸”工作粗暴。工作粗暴。过迟过迟：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，结果燃烧空间增大，从气：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，结果燃烧空间增大，从气缸壁面传走的热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低（缸壁面传走的热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低（PP）气体压）气体压力推动活塞的效果减小，甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排力推动活塞的效果减小，甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去，使出去，使NeNe。最好的喷油时刻与最好的喷油时刻与燃烧室的型式和发动机转速燃烧室的型式和发动机转速有关有关，对于一定结构的发动，对于一定结构的发动机在规定转速下，可通过试验机在规定转速下，可通过试验找到一个功率大，油耗低的最好喷油时刻，找到一个功率大，油耗低的最好喷油时刻，通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示，称为，称为喷油提前角。喷油提前角。喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适 黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机 喷油质量应与燃烧室形状相适应喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气。，形成均匀的混合气。雾化良好：喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相适应。雾化良好：喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相适应。燃烧室的形状：燃烧室的形状：空气产生相应流动来促进混合空气产生相应流动来促进混合。气流的搅动，燃料的性能气流的搅动，燃料的性能 燃烧室的形状，切向进气，形成涡流，有利于混合，柴油的燃烧室的形状，切向进气，形成涡流，有利于混合，柴油的1616烷值高，则自燃点低，备燃期短烷值高，则自燃点低，备燃期短。喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气。黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机五、燃烧室五、燃烧室分类：分类：统一式燃烧室统一式燃烧室(直接喷射燃室直接喷射燃室)型型 球型球型涡流室燃烧室涡流室燃烧室预燃式燃烧室预燃式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室由主燃烧室和副燃烧室组成。由主燃烧室和副燃烧室组成。五、燃烧室分类：型 球型涡流室燃烧室预燃式燃烧室分隔式燃黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机直接喷射式燃烧室直接喷射式燃烧室型燃烧室型燃烧室优点优点：形状简单，结构紧凑，：形状简单，结构紧凑，螺旋进气道空气涡流运动螺旋进气道空气涡流运动，燃烧室与水套接触面积小，燃烧室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失，热散热少，可减少热损失，热效率高，经济性较好。效率高，经济性较好。缺点缺点：工作粗暴，喷射压力：工作粗暴，喷射压力高高1722MPa，制造困难，制造困难，喷孔易堵。喷孔易堵。直接喷射式燃烧室型燃烧室优点：形状简单，结构紧凑，螺旋进气黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机球形燃烧室：球形燃烧室：采用螺旋采用螺旋进气道，油膜蒸气道，油膜蒸发方式混合方式混合.优点：优点：工作柔和，工作柔和，噪音小，又叫轻声噪音小，又叫轻声发动机。发动机。缺点：缺点：起动困难，起动困难，螺旋形进气道，结螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。构复杂，制造困难。球形燃烧室：采用螺旋进气道，油膜蒸发方式混合.优点：工作柔黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机分隔式燃烧室分隔式燃烧室 盖上有预燃室，预燃室盖上有预燃室，预燃室 与主燃室有通道，活塞与主燃室有通道，活塞 为平顶。为平顶。优点：优点：对喷油的雾化质量要对喷油的雾化质量要求不高，运转平稳，燃烧噪求不高，运转平稳，燃烧噪音小。音小。缺点：缺点：流动损失和散热损失流动损失和散热损失大，经济性较差，起动性也大，经济性较差，起动性也较差，为保证冷起动，多装较差，为保证冷起动，多装有电热塞。有电热塞。预燃室燃烧室预燃室燃烧室分隔式燃烧室 盖上有预燃室，预燃室预燃室燃烧室黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机涡流室式燃烧室优点：点：工作柔和，空工作柔和，空气利用率气利用率较高，高，喷射射压力也力也较低低1214 MPa。缺点：缺点：热损失大，失大，经济性差，起性差，起动困困难。涡流室式燃烧室优点：工作柔和，空黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机统一式燃烧室统一式燃烧室统一式燃烧室黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机分隔式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室黄冈职业技术学院黄冈职业技术学院 汽车发动机汽车发动机1.柴油机燃料供给系统的组成。柴油机燃料供给系统的组成。2.柴油机可燃混合气的形成与燃烧。柴油机可燃混合气的形成与燃烧。思考题：柴油机燃料供给系统的组成。2.柴油机可燃混合气的形成