汽车发动机原理7章2(王建昕)ppt课件

.,1,高速（混合着火燃烧210ms）高温（2000左右）高压（柴油机高达100bar以上）复杂过程：流动、喷雾、传热、多相流、燃烧化学,发动机（内燃机）燃烧所追求的目标：高e(i)、高Pme（Pmi）、低污染、低噪声振动,内燃机燃烧的特点：,第7章柴油机的混合气形成及燃烧,.,2,发动机性能受控于燃烧特性受控于混合气形成,7.2柴油机的燃烧室及其特性,.,3,7.3柴油机的燃烧室及其特性,柴油机燃烧室分类：,直喷式（DI,DirectInjection）燃油直接喷入主燃烧室内进行混合燃烧非直喷式（IDI,IndirectInjection）燃油不直接喷入主燃烧室内进行混合燃烧,.,4,7.3.1直喷式（DI）燃烧室,浅盘型,深坑型,球型,.,5,特点：燃烧室凹坑开口大、深度浅（dk/D0.720.88;dk/h=57）多孔油嘴（612孔）、高压喷射无涡流或弱进气涡流性能：滞燃期内形成较多混合气，dp/d高，NOx、噪声高；空气利用率差，a1.6；dp/d高，流动及散热损失小，be低，易起动。应用范围：适用于缸径大（120mm）转速低（2000r/min）的柴油机。近年，随高压喷射采用，向小缸径拓展。,“油找气”方式,1、浅盘型燃烧室,.,6,特点：dk/D0.6;dk/h=1.53.5;较强涡流=1.53；有中心凸起，引导涡流，消除流动弱区；喷孔少（46），喷压较高；形状：形、挤流口形、四角形。性能：空气利用率较高，最小a1.3；随n提高而涡流强度提高，适于高速；dp/d较浅盆形低，燃烧较柔和。应用范围：小缸径（120mm）高转速柴油机（中、轻、轿车）,油气相互运动,2、深坑形燃烧室,.,7,S0影响顶隙S0减小，可使：空气集中在燃烧室凹坑内，利用率高；燃油不要分散在S0内，此处混合不好；S0内的燃烧受壁面淬冷，燃烧慢，不完全。因此，所有柴油机燃烧室都应尽量减小S0,燃室设计参数对性能的影响通过改变dk/D、dk/h、Vk/Vc、S0、e1、e2、燃室形状、喷雾贯穿距离、涡流比等，可改变燃烧特性,2、深坑形燃烧室,.,8,2、深坑形燃烧室,形状影响：实际中在A形与B形中间，可有多种方案，A燃烧室，有缩口形状，烟度及be明显改善；随喷油推迟，A燃烧室的烟度及be优势更加明显气流运动，结合讲义图716分析原因,.,9,2、深坑形燃烧室,大众捷达柴油机,船用柴油机活塞,.,10,形状影响（续）：作为极端例子：泼金斯的挤流口式燃烧室，初期放热速率明显低于一般直喷式燃烧室。,2、深坑形燃烧室,.,11,四角形燃烧室（非回转体燃烧室）大尺度涡流局部微涡流和湍流；解决低速涡流太弱而高速过强的问题局部微涡流，可加速混合燃烧，PM低；,问题：难以加工，工艺性差；缩口部热负荷过高易开裂。,2、深坑形燃烧室,.,12,特点：球形燃烧室，高涡流比（3）单孔（或1主1副）喷油嘴，沿壁面顺气流喷油，形成油膜，蒸发混合速度受控于壁温和涡流强度性能：dp/d低，放热率呈前低后高，NOx低、轻声低烟、空气利用率高，a1但难以兼顾所用工况，工艺要求高，冷起动困难。应用：6070年代曾有不少应用，目前已绝迹；其理论意义重大，相对空间雾化的传统理论是一个创新,3、球形燃烧室（M燃烧过程）,油膜蒸发混合,.,13,对比ROHR（M比）预混燃烧峰值下降扩散燃烧峰值上升燃烧持续期基本相同（燃烧不拖后）对比示功图（M比）dp/d下降（NOx和燃烧噪声低）,球形燃烧室与燃烧室的燃烧特性对比,球形燃烧室是由MAN公司的Meurer先生（1956年）发明的，也称M燃烧过程。,.,14,7.3.2非直喷式燃烧室,主要特征：两个燃烧室（空间）两个燃烧阶段不利用进气涡流,IDI,预燃室（Pre-combustionChamber）涡流室（SwirlChamber）,也称为：分隔式燃烧室主副燃烧室,.,15,烧室设计：主副室之间有一个或数个孔道相连，压缩气流在预燃室中形成湍流，单孔轴针式喷油器（参见图611）与预燃室轴线重合，低压喷射，容积比Vk/Vc=3545%；连通道截面比Fk/F=0.3%0.6%,1、预燃室式燃烧室,.,16,工作过程：（参见右图）压缩过程中，在预燃室内形成湍流，湍流强度高于主室；第一次燃烧在预燃室内的浓混合气气氛中进行，燃烧不完全，dp/d小；第二次混合气及燃烧在主燃烧室内稀混合气气氛中进行：浓稀两阶段燃烧低dp/d低NOx（右下图）特点：dp/d小，NOx低，空气利用率高，最小a1.3制造工艺成本低，适用高速柴油机。适用：轿车，轻型车，大功率柴油机,1、预燃室式燃烧室,.,17,2、涡流室式燃烧室,特点：主副室之间有1个连通道，与副室切向连接，形成压缩涡流，Vk/Vc=5070%，Fk/F=1%3.5%，有多种形状（如下图）原理相同性能：对比预燃室式，更适合小型柴油机，转速高，油耗低（对照表7-2）,区别：预燃室式涡流室式,-湍流-涡流,.,18,小结：柴油机混合气形成方式,分类：空间雾化混合、壁面油膜蒸发混合,1、空间雾化混合静止或弱旋流场多孔高压喷油：“油找气”，如开式燃烧室,强旋流场35孔高压喷射：油气相互运动，如燃烧室,.,19,热混合作用：在涡流作用下，密度较大的燃油颗粒及空气向外运动，密度较小的废气向内运动，有利于油气混合。热锁现象：当涡流过弱时，离心力过小，燃油颗粒无法被抛向周围，而被“锁定”在中心区域，被废气包围。过涡流（OverSwirl）：当涡流过强时，上游油束的已燃气体会混入下游油束的未燃混合气区域，妨碍混合及燃烧。,小结：柴油机混合气形成方式,.,20,强旋（湍）流场低压单孔喷嘴：涡流室和预燃室柴油机，两次混合，对喷油和进气涡流要求低；但燃烧慢，热效率低。,1、空间雾化混合静止或弱旋流场多孔高压喷油：“油找气”，如开式燃烧室,强旋流场35孔高压喷射：油气相互运动，如燃烧室,小结：柴油机混合气形成方式,.,21,小插曲德国人的骄傲：OttoEngineDieselEngineWankelEngineM-Engine全部由德国人发明,小结：柴油机混合气形成方式,壁面蒸发控制强旋流场：喷射形成壁面油膜，控制初期蒸发速率；随燃烧温度提高，燃油蒸发混合速率加快，形成“前缓后急”的燃烧方式,2、油膜蒸发混合,滞燃期,.,22,小结：柴油机混合气形成方式,.,23,本节要点,7.1柴油机燃烧过程及其特性分析7.2柴油机燃油喷射及混合气形