《发动机原理与汽车理论》课件学习单元五

,发动机原理与汽车理论,主讲：兰文奎,学习单元四柴油发动机混合气的形成及燃烧过程,学习任务一 柴油发动机燃烧过程试验,任务描述： 柴油发动机是柴油与空气的混合气在发动机燃烧室燃烧产生的热能驱动的发动机，混合燃烧的情况直接影响发动机产生能量的大小，因此对于发动机燃烧过程的分析十分必要。 学习目标：通过本节内容学习，学习者可说明发动机缸内压力测试系统结构、原理和测试方法，可对柴油发动机燃烧过程及燃烧特性进行分析。 学习准备： 测功机、油耗仪、气体质量流量计,相关知识一 柴油机供油系统的结构及工作原理,柴油机在压缩上止点前适当时刻燃料以高压喷入燃烧室，在油束雾化、气缸内高压高温充量运动的共同作用下，燃料蒸发、混合，在某些局部位置形成可燃混合气自燃着火，开始燃烧过程。柴油机燃油喷射系统应满足以下基本要求： 喷油量应与柴油机的转速和负荷相适应，工况不变时每循环、各气缸的喷油量应均匀，保证各气缸工作的均衡性和整机运行的稳定性。,喷油开始时刻应与柴油机的转速和负荷相适应，燃烧过程缸内最高压力应出现在上止点后12CA前后，以便得到柴油机经济性、振动特性、排放的最佳折衷。具有适中的喷油持续期，一般柴油机的喷油持续期不应超过28CA。喷油嘴针阀落座干脆，无异常喷射现象。 良好的燃油喷射质量，喷油规律、喷油压力、雾化程度、油束的锥角和贯穿距离应符合柴油机各工况的需要。,图5-1 柴油机燃油喷射系统 1喷油器 2燃油滤清器 3直列柱塞式喷油泵 4喷油提前器 5输油泵 6调速器 7油水分离器 8油箱 9高压油管 10回油管 11低压油管,相关知识二 柴油机混合气的形成及燃烧过程,一可燃混合气的形成 （1）空间雾化混合 将燃料喷向燃烧室空间，形成雾状混合物。为了使混合均匀，要求喷出的燃油要与燃烧室形状相配合，并利用燃烧室中空气的运动。 (2) 油膜蒸发混合 将大部分燃油喷射到燃烧室壁面上，形成一层油膜。油膜受热汽化蒸发、在燃烧室中强烈的旋转气流作用下，燃料蒸气与空气形成均匀的可燃然混合气。,二、柴油机的燃烧过程,燃烧过程的特点 1 高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。 2 压缩自燃。 柴油机的燃烧过程可分为四个阶段： 1 火落后期(又称为滞燃期)； 2 速燃期； 3 缓燃期； 4 补燃期 。,燃烧过程的特点 1 高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。 2 压缩自燃。 柴油机的燃烧过程可分为四个阶段： 1 火落后期(又称为滞燃期)； 2 速燃期； 3 缓燃期； 4 补燃期 。,第二节,一、燃烧过程,（一）着火落后期 从柴油开始喷入燃烧室内(A点)起到着火开始点(B点)为止的这一段时期称为着火落后期。 随压缩过程的进行，缸内空气压力和温度不断升高，在空燃比、压力、温度以及流速等条件合适处，多点同时着火，随着着火区域的扩展，缸内压力和温度升高，并脱离压缩线。,着火落后期,影响着火落后期长短的主要因素是燃烧室内工质的状态： 喷油时缸内的温度和压力越高，则着火延迟期越短。 柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟期较短。 其次因素是燃烧室的形状和壁温等。,（二）速燃期 速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线开始急剧上升(B点)）到出现最高压力(C点). 特点：形成多个火焰中心，持续喷油，即随喷随燃。压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）。,速燃期,影响： 压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好； 压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，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用寿命等。 压力升高率应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率一般应不大于0.40.5 MPa()曲轴。与汽油机相比，柴油机的压力升高率较大。,控制压力升高率的措施 减小在着火延迟期内的可燃混合气的量 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燃油,（三） 缓燃期 缓燃期为图中的CD段即从最大压力点至最高温度点。 当缓燃期开始时，虽然气缸内已形成燃烧产物，但仍有大量混合气正在燃烧。,缓燃期,特点： （1）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。 （2）压力开始下降（气缸容积不断增大），温度达到最高。最高温度可达2000K左右，一般在上止点后2035曲轴转角处出现。,（四） 补燃期 从最高温度点起到燃油基本烧完时为止称为补燃期。 补燃期的终点很难准确地确定，一般当放热量达到循环总放热量的9599时，可认为补燃期结束。即整个燃烧过程结束。,补燃期,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。 在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还增加了有关零件的热负荷。 因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。,三、柴油机燃烧室,直接喷射式燃烧室,非直喷式燃烧室（分隔式燃烧室）,1、直接喷射式燃烧室： 1） 浅盆形燃烧室 2） 形燃烧室 3） 挤流口式燃烧室 4） 球形燃烧室,图5-3各种直喷式燃烧室形式 a) 浅盆形 b) 形 c) 挤流口形 d) 球形,图5-4 非回转体燃烧室 a) 四角形 b) 微涡流MTCC c) Quardram d) 花