第五章 柴油机混合气的形成和燃烧

1、第五章第五章 柴油机混合气的形成和燃烧柴油机混合气的形成和燃烧第一节第一节 机械控制燃油喷射系统机械控制燃油喷射系统动画1.1.供油系统供油系统一、供油系统和喷射过程一、供油系统和喷射过程功用:按柴油机各种工况的需要将定量的燃油，在适当的时期，以合理的空间形态喷入燃烧室，即对燃油的数量，喷油的时间和油束的空间形态三方面实行有效的控制。定时、定量、定压2.2.喷射过程喷射过程Flash Movie 喷油规律：单位时间（转角）的喷油量随时间（转角）而变化的关系。 喷油规律与供油规律的区别：-喷油时刻落后于供油时刻因为a.要克服两个弹簧弹力; b.燃油、高压油管有弹性; c.压力波的传递理想的喷油规

2、律应先缓后急 二、喷油规律二、喷油规律三、油泵速度特性及其校正三、油泵速度特性及其校正 1、定义 喷油泵的油量控制机构（齿条或拉杆）位置不变时，每循环的供油量随转速变化的关系。 b()2、油泵速度特性曲线每循环供油量随转速的升高而增加每循环供油量随转速的升高而增加 节流作用3、造成的影响 供油量随转速的降低而减小，将使发动机转矩随供油量随转速的降低而减小，将使发动机转矩随转速降低而下降。对发动机工作的稳定性不利。转速降低而下降。对发动机工作的稳定性不利。 4、曲线校正出油阀校正弹簧校正可变减压容积可变减压作用1 1、二次喷射、二次喷射2 2、断续喷射、断续喷射3 3、隔次喷射、隔次喷射4 4、

3、漏油现象、漏油现象四、不正常喷射四、不正常喷射供油量小于喷油量，使针阀周期性跳动压力波使出油阀落座后再次升起供油量过小针阀不能迅速落座，或零件磨损第二节第二节 电子控制燃油喷射系统电子控制燃油喷射系统一、系统组成及工作原理一、系统组成及工作原理由传感器传感器、ECU（计算机）和执行机构执行机构三部分组成。 实现对喷油量喷油量以及喷油定时喷油定时随运行工况的实时控制。 计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量基本喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，确定最佳喷油量及喷油正最佳喷油量及喷油正时时。来自控制套位置传感器的信号对最佳值进行反馈修正，

4、同时计算机按照最佳值对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机工作状态达到最佳。 1、组成2、工作原理二、二、高压共轨系统高压共轨系统 低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨(蓄压器)，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。 喷油器的启闭由电控单元根据机器的运行状态，从预设的 map 图中确定合适的喷油定时和喷油持续期进行控制。电磁阀起作用的时刻决定喷油定时，起作用的持续时间和共轨压力决定喷油量。 1、气缸内形成混合气 （ 不同于汽油机） 2、形成条件差 时间

5、短 1535CA (0.00070.003s) 柴油的粘度大，不易蒸发.一、形成特点一、形成特点第三节第三节 柴油机柴油机混合气的形成混合气的形成二、形成方式二、形成方式 1、空间雾化混合 2、油膜蒸发混合 实际上，高速柴油机是空间雾化混合及油膜蒸发混合兼而有之。三、产生的主要三、产生的主要问题及问题及改善方法改善方法混合气形成困难，导致燃烧不完全混合气形成困难，导致燃烧不完全1、主要问题 因为柴油不容易蒸发，故将燃油喷射成雾状，分散成数百万个小油滴，这些细小油滴在气缸内迅速蒸发与空气混合，但因为混合时间极短，缸内情况异常复杂，故使缸内空气和燃油混合极不均匀，有的地方可能是惰性气体，有的地方是

6、过稀混合气，有的地方甚至还有燃料液态核心，等等。所以为了保证燃油燃烧完全。柴油机均在过量空气系数1的条件下工作。2、改善方法A A、喷雾、喷雾B B、组织空气运动、组织空气运动1 1喷雾（雾化）：喷雾（雾化）：燃油喷散成细粒的过程 2 2喷注的基本参数喷注的基本参数油束射程L（贯穿距离） 喷雾锥角或油束的最大宽度B 雾化质量 包括几何形状和雾化质量两个方面：几何形状液滴的细度液滴的均匀度三、燃油雾化三、燃油雾化3、影响雾化与油束特性的因素（1）喷油嘴结构（2）喷油压力（3）燃烧室压力（4）气缸温度（5）喷油凸轮外形及转速a.进气涡流螺旋气道形成切向气道形成动画动画四、空气运动四、空气运动b.挤

7、流1.着火延迟期2.速燃期3.缓然期4.补燃期一、一、 燃烧过程燃烧过程第四节第四节 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程1.1.着火延迟期着火延迟期从喷油始点A点开始到压力脱离压缩线开始急剧上升的B点为止。从喷油始点A点开始到压力脱离压缩线开始急剧上升的B点为止。1.1.着火延迟期着火延迟期 着火延迟期越长，气缸中积累的燃料量就越多，着火后一起燃烧，使燃烧急剧，发动机工作粗暴。缩短着火延迟期的措施:1） 提高缸内温度2） 使用十六烷值高的燃料在上止点前（A点），喷油器向气缸内喷入燃油，但燃油并不马上着火，而是稍有落后，因为柴油机自燃需要有一定条件。它首先由液态蒸发成气态，并与空气混合形成可燃混合

8、气，当适当比例的混合气经过一定化学反应过程，燃油才能自燃着火。2.2.速燃期速燃期 从气缸压力偏离压缩线开始急剧上升的B点起，到最高压力点C点为止。2.2.速燃期速燃期 从气缸压力偏离压缩线开始急剧上升的B点起，到最高压力点C点为止。 由于在着火延迟期中喷入气缸的燃油已经过不同程度的物理、化学准备，所以一旦着火，这些燃料也一起燃烧，此时活塞靠近上止点位置，这个阶段近似混合加热循环中的等容加热，压力升高特别快，用压力升高比来表示压力升高的急剧程度 ,3232ppp 压力升高比太大，则柴油机工作粗暴，运动零件受到很大的冲击，发动机寿命缩短， 降低p/ 的方法:-减少着火后一起燃烧的混合气量。减少着

9、火后一起燃烧的混合气量。缩短着火延迟期的时间控制着火延迟期中的喷油量抑制着火延迟期中可燃混合气的形成3.3.缓然期缓然期从缸内压力最高点C点开始到缸内温度达到最高点D点为止。3.3.缓然期缓然期从缸内压力最高点C点开始到缸内温度达到最高点D点为止。这个阶段近似混合加热循环中的等压加热， 速燃期后，喷油往往结束了。但是，由于速燃期时间较短，喷油较多，大部分燃油来不及形成可燃混合气而留在速燃期后继续混合和燃烧，使放热不断增加，温度不断升高，直到最高。这个时期结束时，放热量一般达循环放热量的70%80%。 4.4.补燃期补燃期 从最高温度点D点起到燃油基本燃烧完的E点为止，E点一般难以确定，一般当放

10、热量达到总放热量的95%97%时，即可认为补燃期结束。 4.4.补燃期补燃期 从最高温度点D点起到燃油基本燃烧完的E点为止，E点一般难以确定，一般当放热量达到总放热量的95%97%时，即可认为补燃期结束。 这一阶段的燃烧是在膨胀行程中进行，必然导致发动机热效率降低，排气冒烟等现象，故应尽量减少补燃期。 燃烧过程中每一个阶段都有自己的特点，但又相互关联。柴油机的经济性和动力性主要取决于速燃期和缓燃期。但是为了使柴油机工作柔和平稳，减少燃烧噪音，就应使着火延迟期（滞燃期）适当缩短，这样才能使速燃期内燃烧稍有缓和，防止压力升高率过高。另外为了提高经济性，减少排气污染，应尽量减少补燃期的燃烧量。要实现

11、这一目的，必须使缓燃期尽快燃烧，让大部分燃油在缓燃期烧掉，补燃期就不会拖延太长。 由此可见，对柴油机燃烧过程四个阶段的要求应该总结为：滞燃期要短，速燃期要缓，缓燃期要急，补燃期要少。总之,1 1、定义、定义 燃油燃烧放出的热量随曲轴转角变化的关系，称为燃烧的放热规律。放热规律影响发动机的热效率及最高爆发压力。所以比较合适的放热规律是希望有合适的燃烧起点，同时燃烧应先缓后急，即开始放热适中，满足运转柔和的要求，随后燃烧加快，使燃料尽量靠近上止点燃烧，以保证好的动力性和经济性。二、燃烧过程的放热规律二、燃烧过程的放热规律1、燃料性质、燃料性质2、负荷、负荷十六烷值（发火性），i，工作柔和.馏程（蒸发性），蒸发性， i 1、负荷，T，i ，工作柔和， 负荷，供油量b，,不完全燃烧,i2、负荷，b，冒黑烟3、负荷0（怠速空转），T, i ，工作粗暴 三、燃烧过程的影响因素三、燃烧过程的影响因素3、转速、转速4、供油提前角、供油提前角1、n，散热损失，漏气损失，p，T