第五章柴油機混合氣的形成和燃燒

1、 第五章第五章 柴油機混合氣形成和燃燒柴油機混合氣形成和燃燒 柴油機具有柴油機具有熱效率高、可靠性好、排氣污熱效率高、可靠性好、排氣污染少和較大功率范圍內的適應性染少和較大功率范圍內的適應性等優(yōu)點，因而等優(yōu)點，因而在汽車上的應用愈來愈廣泛。在汽車上的應用愈來愈廣泛。 柴油機使用的燃料是較難揮發(fā)和較易自燃柴油機使用的燃料是較難揮發(fā)和較易自燃的柴油，其混合氣形成和燃燒過程與汽油機有的柴油，其混合氣形成和燃燒過程與汽油機有著本質的不同。與汽油機相比，柴油機所用燃著本質的不同。與汽油機相比，柴油機所用燃料的理化特性決定了料的理化特性決定了燃料供給、著火與燃燒方燃料供給、著火與燃燒方式式的不同。的不同。

2、柴油機工作過程特點：柴油機工作過程特點： （1 1）吸入氣缸的是新鮮空氣，被壓縮的是新）吸入氣缸的是新鮮空氣，被壓縮的是新鮮空氣；鮮空氣； （2 2）柴油機采用壓燃，在缸內進行，即在壓）柴油機采用壓燃，在缸內進行，即在壓縮行程接近終了時柴油由噴射系統(tǒng)直接噴入燃縮行程接近終了時柴油由噴射系統(tǒng)直接噴入燃燒室內，柴油和空氣混合時間極短（燒室內，柴油和空氣混合時間極短（0.00170.00170.0040.004秒，秒，15153535曲軸轉角），難以形成曲軸轉角），難以形成均勻的混合氣，燃燒室內的工質成分隨時間和均勻的混合氣，燃燒室內的工質成分隨時間和地點而變化；地點而變化； （3 3）柴油本身粘度

3、大，蒸發(fā)性不好；）柴油本身粘度大，蒸發(fā)性不好； （4 4）混合氣在壓縮所形成的高溫、高壓下多）混合氣在壓縮所形成的高溫、高壓下多點自燃著火燃燒，且混合過程、著火過程和燃點自燃著火燃燒，且混合過程、著火過程和燃燒過程共存；燒過程共存； （5 5）質調節(jié)，即負荷、轉速不是通過進氣節(jié)）質調節(jié)，即負荷、轉速不是通過進氣節(jié)流，而是通過燃料量調節(jié)。流，而是通過燃料量調節(jié)。 對柴油機燃燒的基本要求：對柴油機燃燒的基本要求：1、燃燒及時燃燒及時：這將影響作功的質量，放熱這將影響作功的質量，放熱量的有效利用；量的有效利用；2、燃燒完全燃燒完全：這會影響到放熱量、作功、這會影響到放熱量、作功、排放。排放。 因此，

4、對柴油機來說，及時形成可燃因此，對柴油機來說，及時形成可燃混合氣最為重要。混合氣最為重要。 柴油機燃油供給系統(tǒng)的作用就是：柴油機燃油供給系統(tǒng)的作用就是： 根據柴油機各種工況的需要，將適量根據柴油機各種工況的需要，將適量的柴油在適當的時間并以合理的空間形態(tài)的柴油在適當的時間并以合理的空間形態(tài)噴入燃燒室，即對噴入燃燒室，即對燃油噴入量燃油噴入量、噴油時刻噴油時刻和和油束的空間形態(tài)油束的空間形態(tài)三方面進行控制。三方面進行控制。 柴油機燃油供給柴油機燃油供給、缸內氣流運動缸內氣流運動和和燃燃燒室的形狀燒室的形狀對于混合氣的形成、燃燒過程對于混合氣的形成、燃燒過程的組織以及形成合理的燃燒放熱規(guī)律具有的組

5、織以及形成合理的燃燒放熱規(guī)律具有重要作用，對柴油機動力性、經濟性和排重要作用，對柴油機動力性、經濟性和排放以及噪聲振動有重大影響。放以及噪聲振動有重大影響。第一節(jié)第一節(jié) 燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化第二節(jié)第二節(jié) 燃燒與放熱燃燒與放熱第三節(jié)第三節(jié) 混合氣形成與燃燒室混合氣形成與燃燒室第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程的優(yōu)化燃燒過程的優(yōu)化第一節(jié)第一節(jié) 燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化一、噴油系統(tǒng)一、噴油系統(tǒng) 1、對噴油系統(tǒng)的要求對噴油系統(tǒng)的要求噴油系統(tǒng)的作用噴油系統(tǒng)的作用是定時、定量并按一定規(guī)律向柴是定時、定量并按一定規(guī)律向柴油機各缸供給高壓燃油。油機各缸供給高壓燃油。柴油機對噴油系統(tǒng)的要求可以概括為：柴

6、油機對噴油系統(tǒng)的要求可以概括為： 1)1)能產生足夠高的噴油壓力，以保證燃料良好能產生足夠高的噴油壓力，以保證燃料良好的霧化、混合和燃燒，包括霧化質量的霧化、混合和燃燒，包括霧化質量( (噴霧粒度噴霧粒度及均勻性及均勻性) )和空間分布，以及與燃燒室、氣流運和空間分布，以及與燃燒室、氣流運動的匹配。動的匹配。 2)2)實現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律，以保證合理的燃燒實現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律，以保證合理的燃燒放熱規(guī)律和良好的綜合性能。放熱規(guī)律和良好的綜合性能。 3)3)對于確定的柴油機運轉工況，精確控制每對于確定的柴油機運轉工況，精確控制每個循環(huán)的噴油量，且噴油量能隨工況變化個循環(huán)的噴油量，且噴油量能隨工況變

7、化自動調節(jié)，工況不變時，各循環(huán)的噴油量自動調節(jié)，工況不變時，各循環(huán)的噴油量要一致，多缸機各缸間的噴油量和噴油時要一致，多缸機各缸間的噴油量和噴油時刻相同。刻相同。4)4)在各種工況下避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象。在各種工況下避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象。2、噴油系統(tǒng)的工作原理噴油系統(tǒng)的工作原理 常見的有直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)常見的有直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)( (圖圖5 51)1)和分配式噴和分配式噴油泵燃料供給系統(tǒng)（圖油泵燃料供給系統(tǒng)（圖5 52 2）兩種類型）兩種類型 。這兩種傳統(tǒng)的燃料供。這兩種傳統(tǒng)的燃料供給系統(tǒng)也稱為給系統(tǒng)也稱為泵管嘴系統(tǒng)泵管嘴系統(tǒng)。燃油濾清器燃油濾清器低壓油管低壓油管高壓油管

8、高壓油管噴油泵噴油泵噴油器噴油器回油管回油管燃油箱燃油箱輸油泵輸油泵油水分離器油水分離器調速器調速器限壓閥限壓閥噴油提前器噴油提前器圖圖5-2分配式噴油泵分配式噴油泵柴油柴油供給系統(tǒng)供給系統(tǒng) 1一油箱一油箱 2一油水分離器一油水分離器3一一級輸油泵一一級輸油泵4一二級輸油泵一二級輸油泵5一燃油濾清器一燃油濾清器 6一調壓一調壓閥閥 7一分配式噴油泵傳動軸一分配式噴油泵傳動軸8一調速手柄一調速手柄9一分配式噴油泵體一分配式噴油泵體 l0一噴油器一噴油器 ll一回油一回油管管12一分配式噴油泵一分配式噴油泵 13一噴油提前角調節(jié)器一噴油提前角調節(jié)器 14一調速器一調速器噴油器噴油器燃油箱燃油箱一級

9、膜片式輸油泵一級膜片式輸油泵油水分離器油水分離器燃油濾清器燃油濾清器回油管回油管二級輸油泵二級輸油泵 兩種傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)的優(yōu)點：兩種傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)的優(yōu)點：1 1、有高壓油管的存在，使噴油系統(tǒng)在發(fā)動機上的、有高壓油管的存在，使噴油系統(tǒng)在發(fā)動機上的布置比較靈活；布置比較靈活；2 2、積累了長期制造與匹配的理論與經驗。、積累了長期制造與匹配的理論與經驗。 兩種傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)的缺點：兩種傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)的缺點： 由于高壓油管的存在，降低了整個燃料系由于高壓油管的存在，降低了整個燃料系統(tǒng)高壓部分的液力剛性，難于實現(xiàn)高壓噴射與理統(tǒng)高壓部分的液力剛性，難于實現(xiàn)高壓噴射與理想的噴油規(guī)律。想的噴油規(guī)律。

10、為了滿足柴油機不斷強化及日益嚴格為了滿足柴油機不斷強化及日益嚴格的經濟性、排放與噪聲的要求，開發(fā)了各的經濟性、排放與噪聲的要求，開發(fā)了各種高壓噴射系統(tǒng)：種高壓噴射系統(tǒng)：1 1、短油管的單體泵；、短油管的單體泵；2 2、泵噴嘴；、泵噴嘴；3 3、電控燃料噴射系統(tǒng)（電控單體泵、電控泵、電控燃料噴射系統(tǒng)（電控單體泵、電控泵噴嘴、蓄壓式或共軌式系統(tǒng)等）。噴嘴、蓄壓式或共軌式系統(tǒng)等）。3 3、噴油泵、噴油泵1 1）功用）功用（1 1）提高油壓（定壓）：將噴油壓力提高到）提高油壓（定壓）：將噴油壓力提高到10MPa10MPa20MPa20MPa。（2 2）控制噴油時間（定時）：按規(guī)定的時間噴）控制噴油時間

11、（定時）：按規(guī)定的時間噴油和停止噴油。油和停止噴油。（3 3）控制噴油量（定量）：根據柴油機的工作）控制噴油量（定量）：根據柴油機的工作情況，改變噴油量的多少，以調節(jié)柴油機的轉情況，改變噴油量的多少，以調節(jié)柴油機的轉速和功率。速和功率。2 2）車用多缸柴油機對噴油泵的要求）車用多缸柴油機對噴油泵的要求（1 1）各缸供油順序與發(fā)動機工作順序相同；）各缸供油順序與發(fā)動機工作順序相同；（2 2）各缸供油量均勻，不均勻度在標定工況）各缸供油量均勻，不均勻度在標定工況下不大于下不大于3%4%3%4%；（3 3）各缸供油時刻）各缸供油時刻( (供油提前角供油提前角) )一致，相差一致，相差不大于不大于0.

12、50.5曲軸轉角，各缸供油延續(xù)時間曲軸轉角，各缸供油延續(xù)時間要相等要相等; ;（4 4）供油迅速，停噴干脆，以防止滴漏現(xiàn)象）供油迅速，停噴干脆，以防止滴漏現(xiàn)象的發(fā)生。的發(fā)生。3）分類分類a a、直列柱塞式噴油泵、直列柱塞式噴油泵 每一組柱塞系統(tǒng)對每一組柱塞系統(tǒng)對應一個氣缸，應一個氣缸，4 4個氣個氣缸就有缸就有4 4組柱塞系統(tǒng)，組柱塞系統(tǒng)，因此體積比較大，多因此體積比較大，多用在中型以上汽車。用在中型以上汽車。 例如公共汽車例如公共汽車和大貨車上的柴油機和大貨車上的柴油機一般用直列式噴油泵。一般用直列式噴油泵。 柱塞偶件柱塞偶件驅動機構驅動機構出油閥偶件出油閥偶件油量調節(jié)油量調節(jié)機構機構挺柱挺

13、柱b、轉子分配式噴油泵、轉子分配式噴油泵 它用兩組柱塞系統(tǒng)（或者一組柱塞系統(tǒng)）加壓，它用兩組柱塞系統(tǒng)（或者一組柱塞系統(tǒng)）加壓，柴油分別送入各個噴油嘴。送出去的柴油充滿了分配柴油分別送入各個噴油嘴。送出去的柴油充滿了分配器入口處，然后按各汽缸順序排列噴射。由于兩組柱器入口處，然后按各汽缸順序排列噴射。由于兩組柱塞系統(tǒng)（或者一組柱塞系統(tǒng)）的動作轉數與氣缸數目塞系統(tǒng)（或者一組柱塞系統(tǒng)）的動作轉數與氣缸數目成比例增加，因此該種噴油泵受到汽缸數目及最高轉成比例增加，因此該種噴油泵受到汽缸數目及最高轉速的限制。速的限制。 轎車及輕型汽車柴油機上的噴油泵一般是分配型，轎車及輕型汽車柴油機上的噴油泵一般是分配

14、型，具有體積小重量輕，零件少構造簡單的優(yōu)點。具有體積小重量輕，零件少構造簡單的優(yōu)點。滾輪架及滾輪滾輪架及滾輪平面凸輪盤平面凸輪盤及分配柱塞及分配柱塞柱塞彈簧柱塞彈簧柱塞套柱塞套驅動軸驅動軸 分配式噴油泵與柱塞式噴油泵相比，有許多優(yōu)分配式噴油泵與柱塞式噴油泵相比，有許多優(yōu)點，廣泛用于轎車和輕型車用柴油機上：點，廣泛用于轎車和輕型車用柴油機上： 1)1)分配泵結構緊湊，零件少，體積小，重量輕，使分配泵結構緊湊，零件少，體積小，重量輕，使用中故障少，容易維修。用中故障少，容易維修。 2)2)分配泵精密偶件加工精度高，供油均勻性好，因分配泵精密偶件加工精度高，供油均勻性好，因此不需要進行各缸供油量和供

15、油定時的調整。此不需要進行各缸供油量和供油定時的調整。 3)3)分配泵凸輪的升程小，有利于提高柴油機轉速。分配泵凸輪的升程小，有利于提高柴油機轉速。 缺點：缺點： 分配泵的運動件要靠噴油泵體內的柴油進行潤分配泵的運動件要靠噴油泵體內的柴油進行潤滑和冷卻，對柴油的清潔度要求很高?；屠鋮s，對柴油的清潔度要求很高。 單體泵：單體泵：對于單體泵而言，噴油泵與噴油嘴之對于單體泵而言，噴油泵與噴油嘴之間用一根很短的高壓油管相連；間用一根很短的高壓油管相連； 泵噴嘴：泵噴嘴：而對于泵噴嘴而言，噴油泵與噴油嘴組而對于泵噴嘴而言，噴油泵與噴油嘴組合為一體，直接安裝在柴油機氣缸蓋上，由頂置合為一體，直接安裝在柴

16、油機氣缸蓋上，由頂置凸輪軸驅動。發(fā)動機每個氣缸燃油噴射由各自的凸輪軸驅動。發(fā)動機每個氣缸燃油噴射由各自的獨立噴射單元來完成。獨立噴射單元來完成。 它們的最大優(yōu)點它們的最大優(yōu)點是能夠減輕或者消除在柴油是能夠減輕或者消除在柴油流動和噴射的過程中，在高壓油管內所形成的壓流動和噴射的過程中，在高壓油管內所形成的壓力波影響。力波影響。因為這個壓力波會妨礙著噴油系統(tǒng)與因為這個壓力波會妨礙著噴油系統(tǒng)與負荷、轉速的良好匹配，并會隨著高壓管的長度負荷、轉速的良好匹配，并會隨著高壓管的長度增長而增大。增長而增大。單體泵單體泵泵噴嘴泵噴嘴高壓共軌高壓共軌(Common Rail)(Common Rail)電噴技術電

17、噴技術 在在19971997年，博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了年，博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了共軌柴油噴射系共軌柴油噴射系統(tǒng)統(tǒng)(Common Rail System)(Common Rail System)。今天在歐洲，眾多品牌的轎車都配。今天在歐洲，眾多品牌的轎車都配有共軌柴油發(fā)動機，如標致公司就有有共軌柴油發(fā)動機，如標致公司就有HDIHDI共軌柴油發(fā)動機、菲共軌柴油發(fā)動機、菲亞特公司的亞特公司的JTDJTD發(fā)動機，而德爾福則開發(fā)了發(fā)動機，而德爾福則開發(fā)了Multec DCRMultec DCR柴油共柴油共軌系統(tǒng)。軌系統(tǒng)。1 1）定義：）定義：指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元指在高壓油泵、壓力傳

18、感器和電子控制單元(ECU)(ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供開的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管油管(Rail)(Rail)，通過公共供油管內的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓，通過公共供油管內的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力油管壓力(Pressure)(Pressure)大小與發(fā)動機的轉速無關，可以大幅度減大小與發(fā)動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速變化的程度，也就減少了傳統(tǒng)小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速變化的程度，也就

19、減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。柴油機的缺陷。 2 2）結構原理）結構原理 高壓共軌系統(tǒng)由五個部分組成，高壓共軌系統(tǒng)由五個部分組成，即高壓油泵、共即高壓油泵、共軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和執(zhí)行器。執(zhí)行器。供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進油口，供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進油口，由發(fā)動機驅動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內，由發(fā)動機驅動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內，共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動，然后再輸送給每個噴油器，通過控制中的壓力波動，然后再輸送給

20、每個噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實現(xiàn)噴射的開始和終止。噴油器上的電磁閥實現(xiàn)噴射的開始和終止。 3 3）主要特點）主要特點共軌腔內的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內的共軌腔內的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內的增壓機構；而且共軌腔內是持續(xù)高壓，高壓油泵所需增壓機構；而且共軌腔內是持續(xù)高壓，高壓油泵所需的的驅動力矩驅動力矩比傳統(tǒng)油泵小得多比傳統(tǒng)油泵小得多, ,故機械噪音小。故機械噪音小。通過高壓油泵上的壓力調節(jié)電磁閥，可以根據發(fā)動機通過高壓油泵上的壓力調節(jié)電磁閥，可以根據發(fā)動機負荷狀況以及經濟性和排放性的要求對共軌腔內的油負荷狀況以及經濟性和排放性的要求對共軌腔內的油壓進行靈活調節(jié)，尤其優(yōu)

21、化了發(fā)動機的低速性能。壓進行靈活調節(jié)，尤其優(yōu)化了發(fā)動機的低速性能。通過噴油器上的電磁閥控制噴射定時、噴射油量以及通過噴油器上的電磁閥控制噴射定時、噴射油量以及噴射速率，還可以靈活調節(jié)不同工況下預噴射和后噴噴射速率，還可以靈活調節(jié)不同工況下預噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。射的噴射油量以及與主噴射的間隔。不必對柴油機進行重大改進就可替代傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)。不必對柴油機進行重大改進就可替代傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)。4 4）共軌系統(tǒng)與柴油噴射系統(tǒng)的區(qū)別）共軌系統(tǒng)與柴油噴射系統(tǒng)的區(qū)別 a.a.共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產生和噴射過共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開；程彼此完全分開；

22、b. b.電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器, ,噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時間噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時間的長短，及噴油嘴液體流動特性。電控單元作用于噴油的長短，及噴油嘴液體流動特性。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號控制燃油的噴射過程；器電磁閥上的脈沖信號控制燃油的噴射過程； c. c.燃油軌中的燃油壓力由一個三缸徑向柱塞式高壓燃油軌中的燃油壓力由一個三缸徑向柱塞式高壓泵產生，壓力大小與發(fā)動機的轉速無關，可在一定范圍泵產生，壓力大小與發(fā)動機的轉速無關，可在一定范圍內自由設定。共軌中的燃油壓力由一個電

23、磁壓力調節(jié)閥內自由設定。共軌中的燃油壓力由一個電磁壓力調節(jié)閥控制，根據發(fā)動機的工作需要進行連續(xù)壓力調節(jié)?？刂疲鶕l(fā)動機的工作需要進行連續(xù)壓力調節(jié)。5 5）發(fā)展歷史）發(fā)展歷史 柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了四代，它有著強大的技術潛力：柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了四代，它有著強大的技術潛力：第一代：第一代：采用噴油壓力為采用噴油壓力為1350bar1350bar的電磁閥式噴油器；的電磁閥式噴油器；共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導致能量的浪費和共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導致能量的浪費和很高的燃油溫度。很高的燃油溫度。第二代：第二代：是采用噴油壓力為是采用噴油壓力為1600bar1600bar的電磁閥式噴油器；的

24、電磁閥式噴油器；可根據發(fā)動機需求而改變輸出壓力，并具有預噴射和可根據發(fā)動機需求而改變輸出壓力，并具有預噴射和后噴射功能。后噴射功能。預噴射降低了發(fā)動機噪音：預噴射降低了發(fā)動機噪音：在主噴射之前百萬分之一在主噴射之前百萬分之一秒內少量的燃油被噴進了氣缸壓燃，預加熱燃燒室。秒內少量的燃油被噴進了氣缸壓燃，預加熱燃燒室。預熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內的壓預熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進行后噴射：在膨脹過程中進行后噴射：產生二次燃燒，將缸內溫產生二次燃燒，將缸內溫度增加度

25、增加200200250250，降低了排氣中的碳氫化合物。，降低了排氣中的碳氫化合物。第三代：第三代：是采用噴油壓力為是采用噴油壓力為1600-2000bar1600-2000bar的壓電式噴的壓電式噴油器。壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精油器。壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。沒有了回油管，在結構上更簡單。壓確的噴射控制。沒有了回油管，在結構上更簡單。壓力從力從20020020002000帕彈性調節(jié)。最小噴射量可控制在帕彈性調節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm0.5mm3 3，減小了煙度和，減小了煙度和NOXNOX的排放。的排放。第四代：第四代：共軌燃油噴射系統(tǒng)時，除

26、噴油壓力提高外，共軌燃油噴射系統(tǒng)時，除噴油壓力提高外，同時為降低燃燒時同時為降低燃燒時NOxNOx的生成給出了新的噴油規(guī)律，允的生成給出了新的噴油規(guī)律，允許噴油壓力逐步上升，從而實現(xiàn)缸內平穩(wěn)燃燒，保持許噴油壓力逐步上升，從而實現(xiàn)缸內平穩(wěn)燃燒，保持緩慢的溫度變化梯度和低的緩慢的溫度變化梯度和低的NOxNOx生成，進而使混合氣形生成，進而使混合氣形成得以改善，有利于降低成得以改善，有利于降低PMPM微粒的形成。微粒的形成。4、噴油器噴油器 噴油器的主要作用噴油器的主要作用是將噴油泵供給的高壓燃油噴入是將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機燃燒室內，使燃油霧化成微細的油粒，并按一定柴油機燃燒室內，使燃油霧

27、化成微細的油粒，并按一定的要求適當地分布在燃燒室內。的要求適當地分布在燃燒室內。 噴油器有噴油器有孔式噴油器和軸針式噴油器孔式噴油器和軸針式噴油器兩類，見圖兩類，見圖 5 55 5?？资絿娪推鳎嚎资絿娪推鳎? 1、應用：一般用于直噴式燃燒室，噴孔的數目、應用：一般用于直噴式燃燒室，噴孔的數目、孔徑及噴射角度等設計參數要視具體的燃燒室孔徑及噴射角度等設計參數要視具體的燃燒室形狀和空氣運動而定。形狀和空氣運動而定。孔數一般孔數一般1 18 8個，孔徑個，孔徑0.20.20.5mm0.5mm。2 2、特點：、特點： （1 1）噴孔的位置和方向與燃燒室形狀相適應，）噴孔的位置和方向與燃燒室形狀相適應，

28、以保證油霧直接噴射在燃燒室壁上。以保證油霧直接噴射在燃燒室壁上。 （2 2）噴射壓力較高。）噴射壓力較高。 （3 3）噴油頭細長，噴孔小，加工精度高。）噴油頭細長，噴孔小，加工精度高。軸針式噴油器：軸針式噴油器：1 1、應用：、應用： 非直接噴射燃燒室，有標準軸針式和節(jié)流軸針非直接噴射燃燒室，有標準軸針式和節(jié)流軸針式兩種。一般只有一個噴孔，直徑式兩種。一般只有一個噴孔，直徑1 13mm3mm，噴油，噴油壓力較低壓力較低121214MPa14MPa。2 2、特點：、特點： （1 1）不噴油時針閥關閉噴孔，使高壓油腔與燃燒室）不噴油時針閥關閉噴孔，使高壓油腔與燃燒室隔開，燃燒氣體不致沖入油腔內引起

29、積炭堵塞。隔開，燃燒氣體不致沖入油腔內引起積炭堵塞。 （2 2）噴孔直徑較大，便于加工且由于針閥頭部在噴）噴孔直徑較大，便于加工且由于針閥頭部在噴孔內的上下運動可起到防止積炭堵塞?？變鹊纳舷逻\動可起到防止積炭堵塞。 （3 3）針閥在油壓達到一定壓力時開啟，供油停止時，）針閥在油壓達到一定壓力時開啟，供油停止時，又在彈簧作用下立即關閉，因此，噴油開始和停又在彈簧作用下立即關閉，因此，噴油開始和停止都干脆利落，沒有滴油現(xiàn)象。止都干脆利落，沒有滴油現(xiàn)象。 （4 4）不能滿足對噴油質量有特殊要求的燃燒室的需）不能滿足對噴油質量有特殊要求的燃燒室的需要。要。 噴油器的流通特性噴油器的流通特性： 噴孔流通

30、截面積與針閥升程的關系稱為噴噴孔流通截面積與針閥升程的關系稱為噴油器的流通特性。油器的流通特性。二、噴射與霧化二、噴射與霧化 燃油噴射主要有兩類特性指標，即燃油噴射主要有兩類特性指標，即噴噴油特性（規(guī)律）油特性（規(guī)律）和和噴霧特性噴霧特性。 噴油特性噴油特性包括包括噴油開始時間噴油開始時間、噴油持噴油持續(xù)期續(xù)期、噴油速率變化噴油速率變化和和噴油壓力噴油壓力。 噴霧特性噴霧特性包括包括油束貫穿距離油束貫穿距離、噴霧錐噴霧錐角角、噴霧粒徑噴霧粒徑、以及、以及油束中燃油濃度油束中燃油濃度、速速度度、粒度的分布規(guī)律粒度的分布規(guī)律。1 1、噴射過程、噴射過程 噴射過程是指噴油泵噴射過程是指噴油泵開始供油

31、直至噴油器停開始供油直至噴油器停止噴油的過程。止噴油的過程。整個噴整個噴射過程在全負荷工況下射過程在全負荷工況下約占約占15150 040400 0曲軸轉角。曲軸轉角。 整個過程分為三個階整個過程分為三個階段，即段，即噴射延遲階段、噴射延遲階段、主噴射階段和噴射結束主噴射階段和噴射結束階段。階段。（1 1）噴射延遲階段）噴射延遲階段 從噴油泵的柱塞從噴油泵的柱塞頂封閉，進回油孔的理頂封閉，進回油孔的理論供油始點起到噴油器論供油始點起到噴油器的針閥開始升起（噴油的針閥開始升起（噴油始點）為止始點）為止。 供油始點和噴油供油始點和噴油始點一般用始點一般用供油提前角供油提前角H H和和噴油提前角噴油

32、提前角fjfj來來表示。表示。 兩者之差稱為兩者之差稱為噴噴油延遲角油延遲角。發(fā)動機轉速。發(fā)動機轉速越高以及高壓油管越長，越高以及高壓油管越長，則噴油延遲角越大。則噴油延遲角越大。（2 2）主噴射階段）主噴射階段 從噴油始點到噴油器從噴油始點到噴油器壓力急劇下降為止。壓力急劇下降為止。 絕大部分燃油在主噴絕大部分燃油在主噴射階段噴入燃燒室內，這射階段噴入燃燒室內，這一階段持續(xù)時間主要隨噴一階段持續(xù)時間主要隨噴油泵柱塞的有效行程，即油泵柱塞的有效行程，即柴油機負荷的變化而變化。柴油機負荷的變化而變化。（3 3）噴油結束階段）噴油結束階段 從噴油器端壓力從噴油器端壓力開始急劇下降到針閥開始急劇下降

33、到針閥落座停止噴油為止。落座停止噴油為止。 由于噴油泵的回由于噴油泵的回油孔打開和出油閥減油孔打開和出油閥減壓容積的卸載作用，壓容積的卸載作用，泵端壓力帶動噴油器泵端壓力帶動噴油器端壓力急劇下降，當端壓力急劇下降，當噴油器端壓力低于針噴油器端壓力低于針閥開啟壓力時，針閥閥開啟壓力時，針閥開始下降。開始下降。2 2、供油規(guī)律與噴油規(guī)律、供油規(guī)律與噴油規(guī)律幾個定義：幾個定義：1 1）供油速率：供油速率：單位凸輪軸轉角單位凸輪軸轉角( (或單位時間或單位時間) )由由噴油泵供人高壓油路中的燃油量。噴油泵供人高壓油路中的燃油量。2 2）噴油速率：噴油速率：單位凸輪軸轉角單位凸輪軸轉角( (或單位時間或

34、單位時間) )由由噴油器噴入燃燒室內的燃油量。噴油器噴入燃燒室內的燃油量。3 3）供油規(guī)律：供油規(guī)律：是指供油速率隨凸輪軸轉角是指供油速率隨凸輪軸轉角( (或時或時間間) )的變化關系。的變化關系。4 4）噴油規(guī)律：噴油規(guī)律：是噴油速率隨凸輪軸轉角是噴油速率隨凸輪軸轉角( (或時間或時間) )的變化關系。的變化關系。 圖圖5-85-8給出了供油規(guī)律和噴油規(guī)律的圖形。給出了供油規(guī)律和噴油規(guī)律的圖形。供油規(guī)律和噴油規(guī)律的差別：供油規(guī)律和噴油規(guī)律的差別： 始點一般差別始點一般差別8 8。1212。曲軸轉角曲軸轉角 ，噴，噴油持續(xù)時間較供油持續(xù)時間長，最大噴油油持續(xù)時間較供油持續(xù)時間長，最大噴油速率較

35、供油速率低，其形狀有明顯畸變，速率較供油速率低，其形狀有明顯畸變，循環(huán)噴油量也低于循環(huán)供油量。循環(huán)噴油量也低于循環(huán)供油量。供油規(guī)律和噴油規(guī)律的差別的原因：供油規(guī)律和噴油規(guī)律的差別的原因：（1 1）燃油的可壓縮性；）燃油的可壓縮性；（2 2）壓力波傳播滯后；）壓力波傳播滯后；（3 3）壓力波動；）壓力波動；（4 4）高壓容積變化。）高壓容積變化。 噴油規(guī)律直接影響燃燒放熱規(guī)律，是柴油噴油規(guī)律直接影響燃燒放熱規(guī)律，是柴油機燃燒和性能優(yōu)化中的重要內容。機燃燒和性能優(yōu)化中的重要內容。3 3、噴霧特性與霧化質量、噴霧特性與霧化質量 噴霧特性：噴霧特性：包括油束貫穿距離、噴霧錐角、以及油包括油束貫穿距離、

36、噴霧錐角、以及油束中液滴的粒徑、粒徑的分布規(guī)律。束中液滴的粒徑、粒徑的分布規(guī)律。 燃油的霧化是指燃油噴人燃燒室內后被粉碎分散為燃油的霧化是指燃油噴人燃燒室內后被粉碎分散為細小液滴的過程。細小液滴的過程。 燃油的霧化可以增加與周圍空氣接觸的蒸發(fā)表面積，燃油的霧化可以增加與周圍空氣接觸的蒸發(fā)表面積，加速從空氣中的吸熱過程和油滴的汽化過程，對混合氣加速從空氣中的吸熱過程和油滴的汽化過程，對混合氣的形成起到了重要的作用。油滴越細小，與空氣接觸表的形成起到了重要的作用。油滴越細小，與空氣接觸表面積越大。面積越大。 油束的幾何形狀主要包括油束的幾何形狀主要包括：1 1、油束射程、油束射程( (又稱為貫穿距

37、離又稱為貫穿距離)L)L；2 2、噴霧錐角或油束的最、噴霧錐角或油束的最大寬度大寬度B B。 貫穿率貫穿率也是常用的參數之一：也是常用的參數之一：是油束的是油束的貫穿距離與噴孔沿軸線到燃燒室壁距離的比值。貫穿距離與噴孔沿軸線到燃燒室壁距離的比值。 影響油束幾何形狀的主要因素有：影響油束幾何形狀的主要因素有： 1、噴射壓力噴射壓力； 2、噴油器噴孔的長度直徑比；、噴油器噴孔的長度直徑比； 3、空氣與燃油密度比等。、空氣與燃油密度比等。 一般，噴霧錐角一般，噴霧錐角過大，貫穿距離會減?。贿^大，貫穿距離會減??；而而過小，則霧化程度會變差。過小，則霧化程度會變差。 油束的霧化質量：油束的霧化質量：一般

38、是指油束中一般是指油束中液滴的細度液滴的細度（液滴直徑）（液滴直徑）和和均勻度。均勻度。希望希望噴霧粒徑細而均勻噴霧粒徑細而均勻。 液滴的細度用液滴直徑來表示。常用的評價噴液滴的細度用液滴直徑來表示。常用的評價噴霧粒徑的指標有霧粒徑的指標有平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布。平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布。 影響油粒直徑大小的因素：影響油粒直徑大小的因素：1、噴孔直徑：正比關系、噴孔直徑：正比關系2、噴油壓力：反比關系、噴油壓力：反比關系3、空氣密度：反比關系、空氣密度：反比關系4、燃油粘度和表面張力：正比關系、燃油粘度和表面張力：正比關系 1 1）出現(xiàn)的原因：）出現(xiàn)的原因：噴油系統(tǒng)內的壓力高、變化噴

39、油系統(tǒng)內的壓力高、變化快，噴油峰值壓力往往高達數十甚至快，噴油峰值壓力往往高達數十甚至1OOMPa1OOMPa以上，現(xiàn)代柴油機高壓噴射系統(tǒng)甚至達以上，現(xiàn)代柴油機高壓噴射系統(tǒng)甚至達200MPa200MPa，而谷值壓力由于出油閥減壓容積的，而谷值壓力由于出油閥減壓容積的作用往往接近零以至出現(xiàn)真空，由此造成燃作用往往接近零以至出現(xiàn)真空，由此造成燃油壓力波動厲害。油壓力波動厲害。 2 2）不正常噴射現(xiàn)象分類：）不正常噴射現(xiàn)象分類：二次噴射、斷續(xù)噴二次噴射、斷續(xù)噴射、隔次噴射、滴油現(xiàn)象等。射、隔次噴射、滴油現(xiàn)象等。 3 3）判定方法：）判定方法：常用測量針閥升程的方法來判常用測量針閥升程的方法來判定有無

40、不正常噴射現(xiàn)象存在。定有無不正常噴射現(xiàn)象存在。4 4、不正常噴射現(xiàn)象、不正常噴射現(xiàn)象圖圖5-125-12各種異常噴射時的針閥升程各種異常噴射時的針閥升程a)a)正常噴射正常噴射 b)b)二次噴射二次噴射 c)c)斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射 d)d)隔次噴射隔次噴射a)b)c)d)1 1）二次噴射：）二次噴射：指噴油器針閥落座以后，在壓力指噴油器針閥落座以后，在壓力波動的影響下再次升起的噴油現(xiàn)象。波動的影響下再次升起的噴油現(xiàn)象。危害：危害：二次噴射燃油是在壓力較低的情況下噴二次噴射燃油是在壓力較低的情況下噴射的，導致這部分燃油霧化不良、燃燒不完射的，導致這部分燃油霧化不良、燃燒不完全、碳煙增多，易引起噴孔

41、積碳堵塞；使整全、碳煙增多，易引起噴孔積碳堵塞；使整個噴射過程拉長，燃油過程不能及時進行，個噴射過程拉長，燃油過程不能及時進行，造成經濟性下降、零部件過熱。造成經濟性下降、零部件過熱。發(fā)生工況：發(fā)生工況：易發(fā)生在高速、大負荷工況。易發(fā)生在高速、大負荷工況。2 2）斷續(xù)噴射：）斷續(xù)噴射：在某一瞬間噴油泵的供油量小于在某一瞬間噴油泵的供油量小于從噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間從噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的油量之和，造成針閥在噴射過程中周期性跳的油量之和，造成針閥在噴射過程中周期性跳動的現(xiàn)象。動的現(xiàn)象。危害：危害：噴油泵端壓力及針閥的運動方向不斷變噴油泵端壓力及針閥的運動方向不斷

42、變化，容易導致針閥偶件的磨損?；?，容易導致針閥偶件的磨損。發(fā)生工況：發(fā)生工況：易發(fā)生在工況過渡情況下，其它各易發(fā)生在工況過渡情況下，其它各種工況也會發(fā)生。種工況也會發(fā)生。3 3）不規(guī)則噴射和隔次噴射：）不規(guī)則噴射和隔次噴射：供油量過小時，循環(huán)供油量過小時，循環(huán)噴油量不斷變動，還可能出現(xiàn)有的循環(huán)不噴油噴油量不斷變動，還可能出現(xiàn)有的循環(huán)不噴油的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。危害：危害：造成怠速運轉不穩(wěn)定，工作粗暴，并限制造成怠速運轉不穩(wěn)定，工作粗暴，并限制了柴油機的最低穩(wěn)定轉速。了柴油機的最低穩(wěn)定轉速。發(fā)生工況：發(fā)生工況：易發(fā)生在柴油機怠速工況下。易發(fā)生在柴油機怠速工況下。4 4）滴油現(xiàn)象：）滴油現(xiàn)象：在針閥密封

43、正常的情況下，噴油在針閥密封正常的情況下，噴油終了時，由于系統(tǒng)內的壓力下降過慢使針閥不終了時，由于系統(tǒng)內的壓力下降過慢使針閥不能迅速落座，出現(xiàn)仍有燃油流出現(xiàn)象。能迅速落座，出現(xiàn)仍有燃油流出現(xiàn)象。危害：危害：在噴射終了時流出的燃油速度和壓力都很在噴射終了時流出的燃油速度和壓力都很低，難以霧化，易生成積碳，堵塞噴孔。低，難以霧化，易生成積碳，堵塞噴孔。發(fā)生工況：發(fā)生工況：易發(fā)生在中高速、中大負荷工況下，易發(fā)生在中高速、中大負荷工況下，以及結構有缺陷時。以及結構有缺陷時。避免出現(xiàn)不正常噴射的措施：避免出現(xiàn)不正常噴射的措施：1 1、盡可能地縮短高壓油管長度、盡可能地縮短高壓油管長度，減小高壓容，減小高

44、壓容積，以降低壓力波動，減小其影響；積，以降低壓力波動，減小其影響；2 2、合理選擇噴射系統(tǒng)的參數、合理選擇噴射系統(tǒng)的參數，如噴油泵柱塞，如噴油泵柱塞直徑、凸輪廓線、出油閥形式及尺寸、出直徑、凸輪廓線、出油閥形式及尺寸、出油閥減壓容積、高壓油管內徑、噴油器噴油閥減壓容積、高壓油管內徑、噴油器噴孔尺寸、針閥開啟壓力等?？壮叽?、針閥開啟壓力等。第二節(jié)第二節(jié) 燃燒與放熱燃燒與放熱一、燃燒過程一、燃燒過程 柴油機燃燒過程柴油機燃燒過程非常復雜，通常將這非常復雜，通常將這一連續(xù)的燃燒過程分一連續(xù)的燃燒過程分為四個階段：為四個階段：1 1、著火延遲期（又稱、著火延遲期（又稱為滯燃期）；為滯燃期）；2 2、

45、速燃期；、速燃期；3 3、緩燃期；、緩燃期；4 4、補燃期。、補燃期。 （一）著火延遲期（一）著火延遲期（ABAB段）段） 從柴油開始噴入氣缸起到著火從柴油開始噴入氣缸起到著火開始為止的這一段時期稱為著火延開始為止的這一段時期稱為著火延遲期。遲期。 著火延遲期內，燃燒室內的混著火延遲期內，燃燒室內的混合氣進行著物理和化學準備過程。合氣進行著物理和化學準備過程。 物理準備過程：燃油的粉碎分物理準備過程：燃油的粉碎分散、蒸發(fā)汽化和混合；散、蒸發(fā)汽化和混合； 化學準備過程：混合氣的先期化學準備過程：混合氣的先期低溫多階段著火化學反應直至開始低溫多階段著火化學反應直至開始自燃。自燃。 特點：壓力沒有偏

46、離壓縮線。特點：壓力沒有偏離壓縮線。 影響著火延遲期長短的主要因素是：影響著火延遲期長短的主要因素是： 1 1、噴油時缸內的溫度和壓力越高，則著火延遲期越短。、噴油時缸內的溫度和壓力越高，則著火延遲期越短。 2 2、柴油的自燃性較好（十六值較高），著火延遲期較短。、柴油的自燃性較好（十六值較高），著火延遲期較短。 3 3、燃燒室的形狀和壁溫等。、燃燒室的形狀和壁溫等。 4 4、噴油提前角：開始噴油到活塞到達上止點所對應的曲、噴油提前角：開始噴油到活塞到達上止點所對應的曲軸轉角為噴油提前角。軸轉角為噴油提前角。 柴油機著火落后期長短會明顯影響該階段噴油量和預柴油機著火落后期長短會明顯影響該階段噴

47、油量和預混合氣量的多少，從而影響柴油機的燃燒特性、動力性、混合氣量的多少，從而影響柴油機的燃燒特性、動力性、經濟性、排放特性以及噪聲振動，必須精確控制。經濟性、排放特性以及噪聲振動，必須精確控制。 從開始著火（即從開始著火（即壓力偏離壓縮線）到壓力偏離壓縮線）到出現(xiàn)最高壓力。出現(xiàn)最高壓力。 可燃混合氣在活可燃混合氣在活塞靠近上止點時氣缸塞靠近上止點時氣缸容積較小的情況下多容積較小的情況下多點大面積同時著火。點大面積同時著火。（二）速燃期（二）速燃期（BCBC段）段） 一般用壓力升高率一般用壓力升高率ppkPakPa( () )曲軸曲軸表示壓力急劇上升的程度。表示壓力急劇上升的程度。 式中：式中

48、：p p速燃期始點和終點的氣速燃期始點和終點的氣 體壓力差（體壓力差（kPakPa）; ; 速燃期始點和終點相對于上速燃期始點和終點相對于上 止點的曲軸轉角差（止點的曲軸轉角差（CACA）。）。 pp 特點：特點： （1 1）壓力升高率很高，接近等容燃燒，工作粗暴。）壓力升高率很高，接近等容燃燒，工作粗暴。 （2 2）達到最高壓力（）達到最高壓力（6-9MPa6-9MPa甚至甚至13MPa13MPa）。）。 （3 3）繼續(xù)噴油。）繼續(xù)噴油。 壓力升高率大壓力升高率大，燃燒迅速，柴油機的經濟性和，燃燒迅速，柴油機的經濟性和動力性會較好。動力性會較好。 壓力升高率過大壓力升高率過大，則柴油機工作粗

49、暴，燃燒噪，則柴油機工作粗暴，燃燒噪音大；同時運動零件承受較大的沖擊負荷，影響其工音大；同時運動零件承受較大的沖擊負荷，影響其工作可靠性和使用壽命；溫度明顯上升，氮氧化合物生作可靠性和使用壽命；溫度明顯上升，氮氧化合物生成量明顯增加。成量明顯增加。 壓力升高率應限制在一定的范圍之內壓力升高率應限制在一定的范圍之內，柴油機的，柴油機的壓力升高率一般應不大于壓力升高率一般應不大于0.4-0.5 MPa0.4-0.5 MPa( () )曲軸。與曲軸。與汽油機相比，柴油機的壓力升高率較大，直噴式柴油汽油機相比，柴油機的壓力升高率較大，直噴式柴油機更大。機更大?？刂茐毫ι呗实拇胧簻p小在著火控制壓力升

50、高率的措施：減小在著火延遲期內準備好的可燃混合氣的量。延遲期內準備好的可燃混合氣的量。 縮短著火延遲期的時間；縮短著火延遲期的時間； 減少著火延遲期內噴入燃料量；減少著火延遲期內噴入燃料量；減少可能形成可燃混合氣的燃油；減少可能形成可燃混合氣的燃油；（三）（三） 緩燃期緩燃期 緩燃期為圖中的緩燃期為圖中的CDCD段，即從段，即從最大壓力點至最高溫度點。最大壓力點至最高溫度點。 當緩燃期開始時，雖然氣缸當緩燃期開始時，雖然氣缸內已形成燃燒產物，但仍有大量內已形成燃燒產物，但仍有大量混合氣正在燃燒?；旌蠚庹谌紵?。特點：特點：（1 1）噴油過程基本結束，燃燒）噴油過程基本結束，燃燒速率下降（氧氣、

51、柴油濃度減小，速率下降（氧氣、柴油濃度減小，廢氣增多）。廢氣增多）。（2 2）壓力開始下降（氣缸容積）壓力開始下降（氣缸容積不斷增大），溫度達到最高。最不斷增大），溫度達到最高。最高溫度可達高溫度可達2000K2000K左右，一般在左右，一般在上止點后上止點后2020-35-35曲軸轉角處出曲軸轉角處出現(xiàn)。現(xiàn)。 一般要求緩燃期不要過長，而應越快一般要求緩燃期不要過長，而應越快越好，否則會使放熱時間加長，循環(huán)熱效越好，否則會使放熱時間加長，循環(huán)熱效率下降。率下降。 加快緩燃期燃燒速度的關鍵是加快緩燃期燃燒速度的關鍵是加快混加快混合氣形成速率，使后期噴入的燃油能及時合氣形成速率，使后期噴入的燃油能

52、及時得到足夠的空氣，保證迅速而完全地燃燒，得到足夠的空氣，保證迅速而完全地燃燒，從而提高柴油機的經濟性和動力性。從而提高柴油機的經濟性和動力性。 （四）（四） 補燃期（補燃期（DEDE段）段） 從最高溫度點起到燃油基從最高溫度點起到燃油基本燒完時為止稱為補燃期。本燒完時為止稱為補燃期。 補燃期的終點很難準確地補燃期的終點很難準確地確定，一般當放熱量達到循環(huán)確定，一般當放熱量達到循環(huán)總放熱量的總放熱量的95959999時，可時，可認為補燃期結束。認為補燃期結束。 補燃期內燃油的燃燒可稱補燃期內燃油的燃燒可稱為后燃。為后燃。 由于燃燒時間短促，混合由于燃燒時間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油氣

53、又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過程中繼續(xù)燃燒。拖延到膨脹過程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負荷工況下，特別在高速、高負荷工況下，因過量空氣系數小，混合氣形因過量空氣系數小，混合氣形成和燃燒的時間更短，這種后成和燃燒的時間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴重。燃現(xiàn)象就更為嚴重。 補燃的危害補燃的危害：這時缸內壓力和溫度迅速下這時缸內壓力和溫度迅速下降，故燃燒速度很慢，使得：降，故燃燒速度很慢，使得：1）所放出的熱量很難有效利用，導致散熱損失）所放出的熱量很難有效利用，導致散熱損失增大，對柴油機的經濟性不利；增大，對柴油機的經濟性不利；2）使排氣溫度升高；增加了有關零件的熱負荷。）使排氣溫度升高；增加了有

54、關零件的熱負荷。 怎樣盡量避免：怎樣盡量避免：盡量通過加強缸內氣體運盡量通過加強缸內氣體運動、加速后燃期的混合氣形成和燃燒速度，縮動、加速后燃期的混合氣形成和燃燒速度，縮短補燃期，減少補燃期內燃燒的燃油量。短補燃期，減少補燃期內燃燒的燃油量。二、燃燒放熱規(guī)律二、燃燒放熱規(guī)律1 1、燃燒放熱規(guī)律的定義、燃燒放熱規(guī)律的定義瞬時放熱速率（燃燒放熱率）：瞬時放熱速率（燃燒放熱率）：在燃燒過程中的某一時刻，單位時在燃燒過程中的某一時刻，單位時間內（或間內（或1 10 0曲軸轉角內）燃燒的燃油所放出的熱量。曲軸轉角內）燃燒的燃油所放出的熱量。累積放熱百分比（累計放熱率）：累積放熱百分比（累計放熱率）：從燃

55、燒過程開始至某一時刻為止從燃燒過程開始至某一時刻為止已經燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。已經燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。燃燒放熱規(guī)律：燃燒放熱規(guī)律：燃燒放熱率和累計放熱率隨曲軸轉角的變化關系。燃燒放熱率和累計放熱率隨曲軸轉角的變化關系。 Q QB B是燃燒放出的熱量；是燃燒放出的熱量；U U是缸內工質熱力學能；是缸內工質熱力學能；W W是工質對活是工質對活塞做的功，塞做的功，Q QW W是通過燃燒室向外傳遞的熱量，是通過燃燒室向外傳遞的熱量，是曲軸轉角。可是曲軸轉角?？赏ㄟ^實測示功圖計算燃燒放熱率。通過實測示功圖計算燃燒放熱率。()wwBdQdQdQdUdWd mudVpddddddd2 2、

56、理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制、理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制 燃燒放熱始點、放熱持續(xù)期和放熱率燃燒放熱始點、放熱持續(xù)期和放熱率曲線的形狀曲線的形狀稱為放熱規(guī)律三要素。三要素稱為放熱規(guī)律三要素。三要素各有特點，又相互關聯(lián)。各有特點，又相互關聯(lián)。希望先緩后急：希望先緩后急：工作柔和，經濟性、動力性工作柔和，經濟性、動力性好，排放少，補燃少。好，排放少，補燃少。1）燃燒放熱始點：燃燒放熱始點：它的位置能保證該循環(huán)有它的位置能保證該循環(huán)有最大指示熱效率最大指示熱效率，即保證一定等容度前提，即保證一定等容度前提下盡量減小壓縮負功。下盡量減小壓縮負功。 一般通過噴油提前角來調節(jié)燃燒放熱始點一般通過噴油提前角來調

57、節(jié)燃燒放熱始點轉速升高噴油提前角加大；負荷增大要求轉速升高噴油提前角加大；負荷增大要求適當提前。適當提前。 傳統(tǒng)的車用柴油機噴油系統(tǒng)一般都裝有自傳統(tǒng)的車用柴油機噴油系統(tǒng)一般都裝有自動噴油提前器來完成轉速提前的功能，因負荷動噴油提前器來完成轉速提前的功能，因負荷提前量小一般未予控制。電控柴油機則可通過提前量小一般未予控制。電控柴油機則可通過提前角的提前角的MAPMAP圖進行二者的精確控制。圖進行二者的精確控制。2 2）放熱持續(xù)期：）放熱持續(xù)期：取決于噴油持續(xù)角的大小、擴散燃取決于噴油持續(xù)角的大小、擴散燃燒期內混合氣形成的快慢和完善程度。燒期內混合氣形成的快慢和完善程度。以上兩個環(huán)以上兩個環(huán)節(jié)又受

58、諸多因素的影響。節(jié)又受諸多因素的影響。3 3）放熱率曲線形狀：影響放熱率曲線形狀的因素比）放熱率曲線形狀：影響放熱率曲線形狀的因素比較復雜，實際發(fā)動機的放熱率曲線形狀取決于較復雜，實際發(fā)動機的放熱率曲線形狀取決于不同不同的機型的機型、不同的燃燒室不同的燃燒室和和混合氣形成方式混合氣形成方式以及以及對性對性能的具體要求能的具體要求。 一般希望先慢后急，一般希望先慢后急，對降低噪聲、振動和對降低噪聲、振動和NONOx x排放有明顯效果，但此時指示熱效率較低，所以應排放有明顯效果，但此時指示熱效率較低，所以應綜合考慮。綜合考慮。第三節(jié)第三節(jié) 混合氣的形成與燃燒室混合氣的形成與燃燒室 一、柴油機的混合

59、氣形成的特點和方式一、柴油機的混合氣形成的特點和方式1 1、柴油機混合氣形成的特點、柴油機混合氣形成的特點1 1） 柴油機是采用缸內內部混合的方式形成可燃混合氣；柴油機是采用缸內內部混合的方式形成可燃混合氣； 因為柴油粘度較大，不易揮發(fā)，必須借助噴油設備（噴油泵因為柴油粘度較大，不易揮發(fā)，必須借助噴油設備（噴油泵和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了的時刻，通過高壓以細和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了的時刻，通過高壓以細小的油滴形式噴入氣缸，與高溫高壓的熱空氣混合，經過一系列小的油滴形式噴入氣缸，與高溫高壓的熱空氣混合，經過一系列物理化學準備，然后著火燃燒。物理化學準備，然后著火燃燒。2 2

60、）柴油機可燃混合氣的形成時間極為短促，而且噴油與燃燒重）柴油機可燃混合氣的形成時間極為短促，而且噴油與燃燒重疊，出現(xiàn)邊燃燒，邊噴油，邊混合的情況；疊，出現(xiàn)邊燃燒，邊噴油，邊混合的情況； 這就給柴油機中柴油與空氣的良好混合和完全燃燒帶來很大這就給柴油機中柴油與空氣的良好混合和完全燃燒帶來很大困難，混合氣形成過程很復雜。困難，混合氣形成過程很復雜。3 3）要求空氣對燃料的比例一般比汽油機大；）要求空氣對燃料的比例一般比汽油機大； 因為柴油機由于難以實現(xiàn)噴入氣缸的柴油與空氣的完全均勻因為柴油機由于難以實現(xiàn)噴入氣缸的柴油與空氣的完全均勻混合。因此過量空氣系數通常在標準工況下都大于混合。因此過量空氣系數