-柴油机混合气的形成与燃烧之2课件

第五章第五章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（第（第2 2次课）次课）第二节第二节 燃烧与放热燃烧与放热着火落后期着火落后期（滞燃期）（滞燃期）速燃期速燃期缓燃期缓燃期补燃期补燃期（后燃期）（后燃期）燃燃烧烧过过程程一、着火落后一、着火落后期期 (滞燃期滞燃期)(1)Def：从燃油从燃油开始喷入开始喷入燃烧室内的燃烧室内的A点开始至由于点开始至由于 开始燃烧而引起压力升高使开始燃烧而引起压力升高使压力线明显脱离压缩线压力线明显脱离压缩线 开始急剧上升的开始急剧上升的B点为止。点为止。(2)整个着火落后期延续时间：整个着火落后期延续时间：如果以秒记大约为如果以秒记大约为如果以曲轴转角记大约为如果以曲轴转角记大约为 一、着火落后一、着火落后期期(续续)(3)影响着火落后期长短的主要因素影响着火落后期长短的主要因素 燃烧室内工质的状态燃烧室内工质的状态 柴油的自燃性柴油的自燃性 燃烧室的形状和缸壁温度燃烧室的形状和缸壁温度 温度越高或压力越高，温度越高或压力越高，着火落后期越短。着火落后期越短。自燃性较好，自燃性较好，着火落后期较短。着火落后期较短。温度和压力对着火落后期的影响温度和压力对着火落后期的影响一、着火落后一、着火落后期期(续续)（4）必须）必须精确精确控制着火落后期的长短控制着火落后期的长短 柴油机着火落后期长短会明显影响该柴油机着火落后期长短会明显影响该阶段的阶段的喷油量喷油量和和预混合气量预混合气量的多少，的多少，进而影响其燃烧特性、动力性、经济性、进而影响其燃烧特性、动力性、经济性、排放性以及噪声振动。排放性以及噪声振动。二、速燃期二、速燃期(1)Def：从从压力压力脱离压缩线脱离压缩线开始急剧上升开始急剧上升的的B点至达点至达到到最大压力最大压力C点为止。点为止。(2)压力升高率：压力升高率：压力的变化与所对应曲轴转角压力的变化与所对应曲轴转角的比值。的比值。速速燃燃期期(3)压力升高率对发动机性能的影响：压力升高率对发动机性能的影响：二、速燃期二、速燃期(续续)压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会 较好；较好；压力升高率过大，柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时压力升高率过大，柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时 运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使 用寿命等。用寿命等。(4)压力升高率的控制：压力升高率的控制：缩短着火落后期的时间；缩短着火落后期的时间；减少着火落后期内喷入的燃油或可能形成可燃混合气的减少着火落后期内喷入的燃油或可能形成可燃混合气的 燃油。燃油。三、缓燃期三、缓燃期(1)Def:从从最大压力最大压力C点点至至最高温度最高温度D点为止。点为止。(2)在缓燃期的后期，燃在缓燃期的后期，燃烧速度显著减慢烧速度显著减慢。(3)缓燃期燃烧速度应该缓燃期燃烧速度应该越快越好越快越好。缓缓燃燃期期四、补燃期四、补燃期 (后燃期后燃期)(1)Def:从从最高温度最高温度D点至点至燃油基本燃烧完燃油基本燃烧完所对应所对应E点为止。点为止。(2)补燃期应该尽量缩短补燃期应该尽量缩短。补补燃燃期期五、燃烧放热规律五、燃烧放热规律(1)燃烧放热规律燃烧放热规律：瞬时放热速率瞬时放热速率和和累积放热百分比累积放热百分比随曲轴转角的变化关系。随曲轴转角的变化关系。瞬时放热速率瞬时放热速率：在燃烧过程中的某一时刻，单位时间内：在燃烧过程中的某一时刻，单位时间内（或单位曲轴转角内）燃烧的燃油所放出的热量。（或单位曲轴转角内）燃烧的燃油所放出的热量。累积放热百分比累积放热百分比：从燃烧过程开始到某一时刻为止已经燃：从燃烧过程开始到某一时刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。烧的燃油与循环供油量的比值。五、燃烧放热规律五、燃烧放热规律(续续)(2)燃烧放热规律的燃烧放热规律的3阶段：阶段：燃烧放热规律燃烧放热规律第第阶段为阶段为预混合燃烧阶段预混合燃烧阶段，放，放热率一般都很高，热率一般都很高，37A。第第阶段为阶段为扩散燃烧阶段扩散燃烧阶段，放，放热率逐渐下降，热率逐渐下降，40A。第第阶段为阶段为燃烧阶段的燃烧阶段的“尾巴尾巴”。五、燃烧放热规律五、燃烧放热规律(续续)(3)燃烧放热规律燃烧放热规律3要素要素:燃烧放热始点燃烧放热始点汽油机汽油机直喷式直喷式燃烧室柴油机燃烧室柴油机涡流室涡流室燃烧室柴油机燃烧室柴油机预燃室预燃室燃烧室柴油机燃烧室柴油机放热持续期放热持续期放热规律曲线形状放热规律曲线形状 P90 对提高对提高柴油机柴油机的燃油空气混合速率，的燃油空气混合速率，提高燃烧速率，促进燃烧过程中空气与提高燃烧速率，促进燃烧过程中空气与未燃燃料的混合有重要作用。未燃燃料的混合有重要作用。对提高对提高汽油机汽油机的火焰传播速率，降低的火焰传播速率，降低燃烧循环变动，组织稀燃或层燃有重燃烧循环变动，组织稀燃或层燃有重要作用。要作用。缸内气流运动缸内气流运动类类 型型涡涡 流流挤挤 流流滚滚 流流湍湍 流流一、涡流一、涡流Def：在进气过程中形成的绕气缸轴线旋转的有组织在进气过程中形成的绕气缸轴线旋转的有组织 的气流运动。的气流运动。1.进气涡流进气涡流 柴油机柴油机汽油机汽油机 增强喷油油束与空气的增强喷油油束与空气的混合，提高燃油空气混合速混合，提高燃油空气混合速率，有助于快速燃烧。率，有助于快速燃烧。增加火焰传播速率，实增加火焰传播速率，实现快速燃烧现快速燃烧。进气涡流进气涡流进气涡流进气涡流气缸气缸轴线轴线进气涡流进气涡流产生方法产生方法（1）导气屏）导气屏方位角方位角包包 角角导气屏导气屏导气屏包角、方位角与进气道方向之间的关系导气屏包角、方位角与进气道方向之间的关系导气屏导气屏n优点：制造与调试方便。优点：制造与调试方便。n缺点：缺点：流动阻力增大，充量系数下降；流动阻力增大，充量系数下降；气门机构变的复杂，制造成本增大；气门机构变的复杂，制造成本增大；气门盘刚度不均匀，变形大，易磨损。气门盘刚度不均匀，变形大，易磨损。（2）切向气道）切向气道进气涡流进气涡流产生方法产生方法进气涡流进气涡流产生方法产生方法a）一般气道）一般气道 b）切向气道）切向气道（2）切向气道）切向气道切向气道切向气道适用于对涡流强度要求不高的发动机适用于对涡流强度要求不高的发动机 n特点：结构简单，流动阻力小，产生涡流特点：结构简单，流动阻力小，产生涡流 强度小强度小。（3）螺旋气道）螺旋气道进气涡流进气涡流产生方法产生方法螺旋气道螺旋气道适用于对涡流强度要求较高的发动机适用于对涡流强度要求较高的发动机 n特点：形状复杂，产生涡流强度大。特点：形状复杂，产生涡流强度大。n缺点：结构尺寸及加工精度要求较高，在铸造缺点：结构尺寸及加工精度要求较高，在铸造时对气道泥芯的变形、定位、气道出口和气门时对气道泥芯的变形、定位、气道出口和气门座圈的同心度有严格要求，并且涡流与流量难座圈的同心度有严格要求，并且涡流与流量难于兼顾于兼顾。（4）组合气道）组合气道进气涡流进气涡流产生方法产生方法气道组合方式气道组合方式（4）组合气道）组合气道进气涡流进气涡流产生方法产生方法一、涡流（续）一、涡流（续）Def：由压缩过程形成或保持由压缩过程形成或保持的绕气缸轴线旋转的有组织的的绕气缸轴线旋转的有组织的气流运动。气流运动。2.压缩涡流压缩涡流（a）球形（）球形（b）圆锥形平底（）圆锥形平底（c）圆柱形平底）圆柱形平底涡流室形状涡流室形状 涡流室燃烧室涡流室燃烧室涡流室涡流室通道通道二、挤流二、挤流Def：在在压缩过程压缩过程后期，由于活塞的后期，由于活塞的压缩作用压缩作用或收口燃烧室或收口燃烧室的的灌流作用灌流作用，缸内气流被，缸内气流被挤入挤入活塞顶部燃烧室的凹坑内所活塞顶部燃烧室的凹坑内所形成的气流运动形成的气流运动。1.挤流挤流 Def：当当活塞下行活塞下行时，燃烧室中的气体又时，燃烧室中的气体又向外流向外流到活塞顶部到活塞顶部外围的环行空间，产生膨胀流动。外围的环行空间，产生膨胀流动。2.逆挤流逆挤流 挤流挤流挤流挤流挤流的形成挤流的形成应应 用用二、挤流（续）二、挤流（续）汽油机汽油机柴油机柴油机 紧凑型燃烧室利用较强紧凑型燃烧室利用较强的的挤流挤流运动，以增强燃烧室运动，以增强燃烧室内的湍流强度，促进混合气内的湍流强度，促进混合气快速燃烧。快速燃烧。逆挤流逆挤流有助于将燃烧室有助于将燃烧室内的混合气挤出，使其进一内的混合气挤出，使其进一步和气缸内的空气混合燃烧，步和气缸内的空气混合燃烧，改善燃烧和降低排放。改善燃烧和降低排放。缩口形燃烧室缩口形燃烧室充分利用充分利用挤流挤流和和逆挤流逆挤流。三、滚流三、滚流Def：在进气过程中形成的，绕在进气过程中形成的，绕垂直垂直于气缸轴线的于气缸轴线的有组织的空气旋流。有组织的空气旋流。a)a)进气过程进气过程 b)b)压缩过程压缩过程 c)c)压缩终了压缩终了形成形成衰减较少衰减较少破裂破裂Def：在气缸中形成的无规则的小尺度气流运动。在气缸中形成的无规则的小尺度气流运动。四、湍流四、湍流湍流湍流应用应用：在汽油机上主要用于提高火焰传播速度；在汽油机上主要用于提高火焰传播速度；在柴油机上可以改善燃油与空气的混合。在柴油机上可以改善燃油与空气的混合。注意注意 进气和压缩过程中形成的各种气流进气和压缩过程中形成的各种气流运动是为运动是为燃烧过程燃烧过程中要求的气流运动服务中要求的气流运动服务的，而燃烧过程中的气流运动既不是越强的，而燃烧过程中的气流运动既不是越强越好，更不是越弱越好。越好，更不是越弱越好。