第7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 第三篇第三篇 燃燒與排放燃燒與排放汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 第第7章章 柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.17.1柴油機(jī)燃燒過(guò)程柴油機(jī)燃燒過(guò)程 圖圖7.1 7.1 柴油機(jī)燃燒過(guò)程、噴油速率和放熱規(guī)律柴油機(jī)燃燒過(guò)程、噴油速率和放熱規(guī)律 著火延遲期速燃期緩燃期補(bǔ)燃期壓縮線針閥行程噴油速率累計(jì)放熱率燃燒放熱率缸內(nèi)氣體溫度缸內(nèi)氣體壓力線汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒

2、1.1.著火延遲期著火延遲期 著火延遲期又稱為滯燃期、著火落后期，從燃油開(kāi)始噴入燃燒室內(nèi)(A點(diǎn))至由于開(kāi)始燃燒而引起壓力升高使壓力線明顯脫離壓縮線開(kāi)始急劇上升(B點(diǎn)) 。 影響因素：燃燒室內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)。P,T,柴油十六烷值；噴霧特性、燃燒室形式、氣流特性和缸壁溫度等。CA128-i度曲軸轉(zhuǎn)角，一般mss37 . 0-表示，一般時(shí)間汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 著火延遲期長(zhǎng)短會(huì)明著火延遲期長(zhǎng)短會(huì)明顯影響該階段噴油量顯影響該階段噴油量和預(yù)制混合氣量的多和預(yù)制混合氣量的多少，從而影響柴油機(jī)少，從而影響柴油機(jī)的燃燒特性、動(dòng)力性、的燃燒特性、

3、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放特性以經(jīng)濟(jì)性、排放特性以及噪聲振動(dòng)，必須精及噪聲振動(dòng)，必須精確控制。確控制。 改善噴霧霧化和蒸發(fā)改善噴霧霧化和蒸發(fā)條件有利于縮短著火條件有利于縮短著火延遲期延遲期 圖7.2 溫度與壓力對(duì)著火延遲期的影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2.2.速燃期速燃期 壓力升高率 從提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的角度，希望dpd大一些 dpd過(guò)大會(huì)使柴油機(jī)工作粗暴，運(yùn)動(dòng)零部件受到過(guò)大沖擊載荷， 過(guò)急的壓力升高會(huì)導(dǎo)致溫度明顯升高，使氮氧化物生成量明顯增加。 為兼顧柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，dpd不宜超過(guò)0.4MPa()，而為了抑制氮氧化物的生成，d

4、pd還應(yīng)更低。BCBCppp汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3.3.緩燃期緩燃期 從壓力最高點(diǎn)至溫度最高點(diǎn)（CD段） 特點(diǎn)：空氣逐漸減少，燃燒產(chǎn)物不斷增多，燃燒進(jìn)行漸趨緩慢。如燃燒組織不當(dāng)，易產(chǎn)生炭煙。 解決措施：后期噴入的燃油能及時(shí)得到足夠的空氣，盡可能地加速混合氣的形成，保證迅速而完全的燃燒，從而提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。 柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的最高溫度可達(dá)2000K左右，一般在上止點(diǎn)后2035曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。 緩燃期不緩緩燃期不緩- -越快越好越快越好 關(guān)鍵是混合氣形成速率關(guān)鍵是混合氣形成速率4. 4. 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 最高溫度（D點(diǎn)

5、）至燃油基本燃燒完（E點(diǎn)）的時(shí)段。放熱量達(dá)到總放熱量的95%99%時(shí)認(rèn)為補(bǔ)燃結(jié)束。問(wèn)題：補(bǔ)燃期過(guò)長(zhǎng) 熱量利用效率低，排溫高，散熱損失大，經(jīng)濟(jì)性差縮短補(bǔ)燃期汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.1.2 7.1.2 柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律 1.燃燒放熱規(guī)律的定義 瞬時(shí)放熱速率瞬時(shí)放熱速率是指在燃燒過(guò)程中的某一時(shí)刻，是指在燃燒過(guò)程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)( (或或l l曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)) )燃燒的燃油所燃燒的燃油所放出的熱量；放出的熱量； 累積放熱百分比累積放熱百分比，是指從燃燒過(guò)程開(kāi)始至某，是指從燃燒過(guò)程開(kāi)始至某

6、一時(shí)刻為止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量的一時(shí)刻為止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。比值。 瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱為的變化關(guān)系，稱為燃燒放熱規(guī)律燃燒放熱規(guī)律 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 圖7.3 燃燒放熱規(guī)律 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2. 2. 柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律 1)放熱規(guī)律三要素 一般將燃燒放熱始點(diǎn)(相位)、放熱持續(xù)期和放熱率曲線的形狀稱為放熱規(guī)律三要素 2)理想的

7、燃燒放熱規(guī)律及其控制 放熱始點(diǎn)的位置要能保證最大燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后1215。柴油機(jī)通過(guò)噴油提前角的變化以及著火落后期長(zhǎng)短來(lái)加以調(diào)控。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 柴油機(jī)的噴油提前的調(diào)節(jié)規(guī)律是：要求轉(zhuǎn)速及負(fù)荷都提前 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 放熱持續(xù)期首先取決于噴油持續(xù)角的大小 影響放熱規(guī)律曲線形狀的因素比較復(fù)雜 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.27.2柴油機(jī)混合氣的形成原理柴油機(jī)混合氣的形成原理 7

8、.2.17.2.1燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化- -位置式泵位置式泵-管管-噴嘴型特點(diǎn)噴嘴型特點(diǎn)一 供油過(guò)程 供油系統(tǒng)的主要作用是定時(shí)定量并按一定規(guī)律向各缸供給高壓燃油。傳統(tǒng)的有直列柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)和分配式噴油供油系統(tǒng)，都屬于泵-管-嘴系統(tǒng)。 曲軸帶動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)-挺柱體往復(fù)運(yùn)動(dòng)-壓力變化-彈簧作用和壓差-噴油。具體請(qǐng)參看柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 二二 噴射與霧化過(guò)程噴射與霧化過(guò)程噴油特性和噴霧特性噴油特性和噴霧特性燃油噴射效果燃油噴射效果噴油特性是高壓油路中的行為，包括噴油開(kāi)始時(shí)刻、噴油特性是高壓油路中

9、的行為，包括噴油開(kāi)始時(shí)刻、 噴油持續(xù)期、噴油速率變化及噴油壓力；噴油持續(xù)期、噴油速率變化及噴油壓力；噴霧特性是燃油噴入燃燒室后的行為，包括貫穿距離、噴霧特性是燃油噴入燃燒室后的行為，包括貫穿距離、噴霧錐角和噴霧粒徑、油束中燃油密度速度和粒度的噴霧錐角和噴霧粒徑、油束中燃油密度速度和粒度的分布規(guī)律。分布規(guī)律。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 供油規(guī)律影響噴油規(guī)律，但不同供油規(guī)律影響噴油規(guī)律，但不同缺點(diǎn)：噴油規(guī)律不可控缺點(diǎn)：噴油規(guī)律不可控1. 噴油過(guò)程噴油過(guò)程泵端壓力泵端壓力噴嘴端噴嘴端壓力壓力針閥升程針閥升程噴油過(guò)程劃分為等三個(gè)階段：噴油

10、過(guò)程劃分為等三個(gè)階段：噴射延遲期：供油開(kāi)始噴射延遲期：供油開(kāi)始噴油開(kāi)始噴油開(kāi)始高壓油管內(nèi)以高壓油管內(nèi)以 1400m/s聲速傳播聲速傳播建立噴油器端油壓建立噴油器端油壓缺點(diǎn)：供油與噴油不同步缺點(diǎn)：供油與噴油不同步主噴射期：噴油開(kāi)始主噴射期：噴油開(kāi)始噴嘴端壓噴嘴端壓力開(kāi)始急劇下降。力開(kāi)始急劇下降。2段段 噴油結(jié)束階段：從噴油器端壓力噴油結(jié)束階段：從噴油器端壓力開(kāi)始急劇降低至噴油器針閥落座開(kāi)始急劇降低至噴油器針閥落座停止噴油。停止噴油。3 3段。此時(shí)噴射壓力降段。此時(shí)噴射壓力降低低霧化特性變差。霧化特性變差。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒

11、 存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題：供油規(guī)律與噴油規(guī)律不同；供油規(guī)律與噴油規(guī)律不同；出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象：出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象： 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2. 供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律與噴油規(guī)律 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角單位凸輪軸轉(zhuǎn)角( (或單位時(shí)間或單位時(shí)間) )由噴油泵供入高由噴油泵供入高壓油路中的燃油量稱供油速率；單位凸輪軸轉(zhuǎn)壓油路中的燃油量稱供油速率；單位凸輪軸轉(zhuǎn)角角( (或單位時(shí)間或單位時(shí)間) )由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量稱為噴油速率量稱為噴油速率 兩者的差別主要原因 ：(1) (1) 燃油的可壓縮性燃油的可壓縮

12、性 (2) (2) 壓力波傳播滯后壓力波傳播滯后 (3) (3) 壓力波動(dòng)壓力波動(dòng) (4) (4) 高壓容積變化高壓容積變化 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3 3. .異常噴射與穴蝕異常噴射與穴蝕 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 異常噴射現(xiàn)象：異常噴射現(xiàn)象：u二次噴射；噴油壓力波動(dòng)二次噴射；噴油壓力波動(dòng)u滴油現(xiàn)象；高壓密封滴油現(xiàn)象；高壓密封u斷續(xù)噴射；針閥周期跳動(dòng)斷續(xù)噴射；針閥周期跳動(dòng)u隔次噴射；隔次噴射；2 2循環(huán)噴循環(huán)噴1 1次次穴蝕穴蝕- -壓力波動(dòng)，沖擊

13、波長(zhǎng)時(shí)間作用于金屬表面產(chǎn)生小壓力波動(dòng)，沖擊波長(zhǎng)時(shí)間作用于金屬表面產(chǎn)生小坑并不斷發(fā)展成穴蝕?？硬⒉粩喟l(fā)展成穴蝕。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 4.4.噴油器噴油器 孔式噴油器-用于直噴式燃燒室。燃燒室形狀和空氣運(yùn)動(dòng)噴孔數(shù)目、孔徑和噴射角度等。精度高加工困難。 軸針式噴油器-分割式燃燒室。分為標(biāo)準(zhǔn)軸針和節(jié)流軸針汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 核心部分液滴核心部分液滴密集，速度高密集，速度高 油束外側(cè)液滴油束外側(cè)液滴稀少，速度低稀少，速度低 p幾何形狀：貫穿距離幾何形狀：貫穿距離

14、L ；貫穿率和噴霧錐角或；貫穿率和噴霧錐角或B 貫穿率貫穿率：油束射程：油束射程與噴孔出口沿噴孔與噴孔出口沿噴孔軸線到達(dá)燃燒室壁軸線到達(dá)燃燒室壁面的距離的比值面的距離的比值表征燃油噴到燃燒表征燃油噴到燃燒室壁面的程度室壁面的程度 貫穿距離貫穿距離5. 噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特性與霧化質(zhì)量 噴霧噴霧(油束油束)特性取決于噴油器的結(jié)構(gòu)、噴射壓力和背特性取決于噴油器的結(jié)構(gòu)、噴射壓力和背壓，是影響混合氣形成的主要因素壓，是影響混合氣形成的主要因素 油束特性：用幾何形狀和霧化質(zhì)量評(píng)價(jià)油束特性：用幾何形狀和霧化質(zhì)量評(píng)價(jià) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和

15、燃燒 貫穿率貫穿率1: 表示油束已噴到燃燒室壁面。表示油束已噴到燃燒室壁面。 噴射壓力越高、噴孔長(zhǎng)度直徑比越大、噴射環(huán)噴射壓力越高、噴孔長(zhǎng)度直徑比越大、噴射環(huán)境密度越小境密度越小貫穿率越大，噴霧錐角越小。貫穿率越大，噴霧錐角越小。 油束射程短：油束射程短：貫穿距離貫穿距離L ，噴注穿透不足；噴注穿透不足； 空間霧化空間霧化氣流強(qiáng)氣流強(qiáng)粗暴，粗暴，NOx 油束射程過(guò)長(zhǎng)：油束射程過(guò)長(zhǎng)：噴注穿透過(guò)度噴注穿透過(guò)度，噴注著壁，噴注著壁 ； 燃燒室壁面或擠氣面很難形成混合氣燃燒室壁面或擠氣面很難形成混合氣冒煙冒煙汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 p

16、 油束的霧化質(zhì)量：油束的霧化質(zhì)量：液滴的細(xì)度和均勻度表示。液滴的細(xì)度和均勻度表示。 評(píng)價(jià)指標(biāo)：平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布 噴霧粒徑分布的三種方式：1表示油粒細(xì)而勻；3為粗而勻；2則不均勻 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 p 油束的霧化質(zhì)量：油束的霧化質(zhì)量：液滴的細(xì)度和均勻度表示。液滴的細(xì)度和均勻度表示。 煙度煙度0粒徑粒徑10均勻度是表示油束中液滴均勻度是表示油束中液滴大小相同程度及直徑分布大小相同程度及直徑分布的均勻程度。的均勻程度。 細(xì)度用油束中液滴的細(xì)度用油束中液滴的平均直徑表示，該值平均直徑表示，該值越小霧化質(zhì)量越好越小霧化

17、質(zhì)量越好 減小噴孔直徑、增大噴油壓力可以減小油滴直徑和提高油滴均勻度 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.2.27.2.2燃燒室與混合氣形成燃燒室與混合氣形成 1.柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn)和方式柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn)和方式 1) 1) 空間霧化混合空間霧化混合 2) 2) 油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3) 3) 兩種混合方式的對(duì)比兩種混合方式的對(duì)比 空間霧化混合中，燃油的噴霧特性對(duì)混合起決定性的作用 噴霧細(xì)、均勻。較多的油滴受熱蒸發(fā)，著火延遲期內(nèi)形

18、成大量的可燃混合氣，燃燒初期放熱率過(guò)大，壓力急劇升高，工作粗暴，NOx排放高。 如果減小著火延遲期內(nèi)混合氣生成量，則勢(shì)必造成大量燃油在著火后的高溫高壓下蒸發(fā)混合，容易因空氣不足而裂解成炭煙。 空間霧化混合方式有較高的熱效率，但炭煙、NOx和燃燒噪聲均較高。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 油膜蒸發(fā)混合的指導(dǎo)思想是利用燃油蒸發(fā)速率控制混合氣生成速率，燃燒室壁面溫度和空氣旋流燃燒室壁面溫度和空氣旋流起了主要作用。 油膜受熱蒸發(fā)所需時(shí)間要比細(xì)小油滴長(zhǎng)得多，加之燃燒室壁溫控制較低，使油膜蒸發(fā)混合方式在期內(nèi)生成的混合氣量遠(yuǎn)小于空間霧化方式。 隨

19、燃燒進(jìn)行，在高溫和火焰輻射作用下，油膜蒸發(fā)加速，使混合氣生成速度加快。 大部分燃料是在蒸發(fā)后以氣體狀態(tài)與空氣或高溫燃?xì)饨佑|，可以避免空間霧化混合時(shí)常有的液態(tài)燃油高溫裂解問(wèn)題，使炭煙特別是大顆粒炭煙排放降低。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2.缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 1) 渦流 (1) 進(jìn)氣渦流 (2)壓縮渦流 2)擠流 3) 湍流 4) 滾流 圖圖7.217.21切向氣道、螺旋氣道的原理切向氣道、螺旋氣道的原理( (a)a)切向氣道；切向氣道；( (b)b)純螺旋氣道純螺旋氣道汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的

20、形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 圖7.22切向氣道、螺旋氣道的進(jìn)氣門(mén)出口處的速度分布 (a)切向氣道； (b)純螺旋氣道 渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比稱為渦流比渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比稱為渦流比 進(jìn)氣渦流比和壓縮終點(diǎn)時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)的渦流比的關(guān)系進(jìn)氣渦流比和壓縮終點(diǎn)時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)的渦流比的關(guān)系 22kcdD汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 圖7.23 擠流的形成 a)無(wú)進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流 b)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流 c)逆擠流 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3.3.柴油機(jī)

21、燃燒室柴油機(jī)燃燒室 圖7.24各種直噴式燃燒室形式 (a) 淺盆形 (b) 形 (c)擠流口形 (d)球形 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 淺盆形燃燒室的特點(diǎn)-油找氣，大缸徑低速柴油機(jī) 形燃燒室的特點(diǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 屬于半開(kāi)式燃燒室，在活塞頂部設(shè)有比較深的凹坑，其中形凹坑的中心凸起是為了幫助形成渦流以及排除氣流運(yùn)動(dòng)很弱的中心區(qū)域的空氣而設(shè)置的。 一般dkD為0.6左右，dkh1.53.5。采用46孔均布的多孔噴油器中央布置(四氣門(mén)時(shí))或偏心布置(二氣門(mén)時(shí))，噴

22、霧貫穿率一般為1.05。 空氣運(yùn)動(dòng)以進(jìn)氣渦流為主，擠流為輔。 進(jìn)氣渦流比介于最低的淺盤(pán)形燃燒室(3)之間， 通過(guò)減小dkD，和余隙高度S0，可使擠流強(qiáng)度增加。 由于利用燃油噴射和空氣運(yùn)動(dòng)兩方面的作用形成混合氣，因而比淺盤(pán)形更容易形成均勻的混合氣，空氣利用率提高，可在過(guò)量空氣系數(shù)聲1.31.5的條件下實(shí)現(xiàn)完全燃燒。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 擠流口形燃燒室 圖圖7.267.26非回轉(zhuǎn)體燃燒室非回轉(zhuǎn)體燃燒室( (a) a) 四角形四角形 ( (b) b) 微渦流微渦流MTCC ( c) Quardram (d) MTCC ( c)

23、Quardram (d) 花瓣形花瓣形 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn)直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn) (1)由于燃燒迅速，故經(jīng)濟(jì)性好，有效燃油消耗率低 (2)燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，表面積與容積比小，因此散熱損失小 (3)對(duì)噴射系統(tǒng)的要求較高 (5)NOx的排放量較分隔式燃燒室柴油機(jī)高 (6)對(duì)轉(zhuǎn)速的變化較為敏感 (7)壓力升高率大，燃燒噪聲大，工作較粗暴 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2) 2) 分隔式燃燒室分隔式燃燒室- -油膜蒸發(fā)油膜蒸發(fā)渦流室式渦

24、流室式 對(duì)預(yù)燃室對(duì)預(yù)燃室 壓縮過(guò)程壓縮過(guò)程渦流室內(nèi)形渦流室內(nèi)形成強(qiáng)烈壓縮渦流成強(qiáng)烈壓縮渦流壁面油膜蒸發(fā)混合壁面油膜蒸發(fā)混合噴入主燃室噴入主燃室二二次渦流次渦流n適應(yīng)性適應(yīng)性 壓縮過(guò)程壓縮過(guò)程 預(yù)燃室內(nèi)形成預(yù)燃室內(nèi)形成 強(qiáng)烈紊流強(qiáng)烈紊流部分部分空間空間混合混合噴入噴入主燃室主燃室燃燒渦燃燒渦流流n適應(yīng)性適應(yīng)性 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 分隔式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn)分隔式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn) (1)(1)采用濃、稀兩段混合燃燒方式，前段過(guò)濃采用濃、稀兩段混合燃燒方式，前段過(guò)濃( (還原還原) )氣氛，抑制了氣氛，抑制了NONOx

25、x的生成和燃燒的生成和燃燒溫度，而后段的稀燃溫度，而后段的稀燃( (氧化氧化) )氣氛和二次渦流又促進(jìn)了炭煙的快速氧化，因而氣氛和二次渦流又促進(jìn)了炭煙的快速氧化，因而NONOx x和微粒排放均低于直噴式燃燒室，但低負(fù)荷下的碳煙排放量較大。和微粒排放均低于直噴式燃燒室，但低負(fù)荷下的碳煙排放量較大。(2)(2)由于初期放熱率低，因而壓力升高率和最高燃燒壓力均低于直噴式燃燒室，燃燒由于初期放熱率低，因而壓力升高率和最高燃燒壓力均低于直噴式燃燒室，燃燒柔和，振動(dòng)噪聲小。柔和，振動(dòng)噪聲小。(3)(3)對(duì)于渦流室，壓縮渦流隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增強(qiáng)，即轉(zhuǎn)速越高，混合氣形成和燃對(duì)于渦流室，壓縮渦流隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升

26、高而增強(qiáng)，即轉(zhuǎn)速越高，混合氣形成和燃燒速度越高，因此渦流室式燃燒室適合于高速柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)速可高達(dá)燒速度越高，因此渦流室式燃燒室適合于高速柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)速可高達(dá)50005000r rminmin。(4)(4)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)自始至終比較強(qiáng)烈，空氣利用率好，可在過(guò)量空氣系數(shù)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)自始至終比較強(qiáng)烈，空氣利用率好，可在過(guò)量空氣系數(shù)1.21.2左右的左右的條件下正常工作。條件下正常工作。(5)(5)對(duì)噴油系統(tǒng)要求不高，不需要進(jìn)氣渦流，進(jìn)氣道形狀簡(jiǎn)單，因而加工制造成本低，對(duì)噴油系統(tǒng)要求不高，不需要進(jìn)氣渦流，進(jìn)氣道形狀簡(jiǎn)單，因而加工制造成本低，使用故障少。使用故障少。(6)(6)一般對(duì)燃油不太敏感，有較強(qiáng)的

27、適應(yīng)性。一般對(duì)燃油不太敏感，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。(7) (7) 燃燒室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面積與容積之比較大，加上強(qiáng)烈的空氣運(yùn)動(dòng)的影響，使散燃燒室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面積與容積之比較大，加上強(qiáng)烈的空氣運(yùn)動(dòng)的影響，使散熱損失較大，通道節(jié)流作用引起的流動(dòng)損失也較大。因此，分隔式燃燒室柴油機(jī)熱損失較大，通道節(jié)流作用引起的流動(dòng)損失也較大。因此，分隔式燃燒室柴油機(jī)較直噴式燃燒室柴油機(jī)熱效率低，經(jīng)濟(jì)性差。較直噴式燃燒室柴油機(jī)熱效率低，經(jīng)濟(jì)性差。(8) (8) 散熱損失大和噴霧質(zhì)量不高，冷起動(dòng)性能不如直噴式燃燒室散熱損失大和噴霧質(zhì)量不高，冷起動(dòng)性能不如直噴式燃燒室 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃

28、燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3）傳統(tǒng)直噴式和分隔式燃燒室特點(diǎn)：）傳統(tǒng)直噴式和分隔式燃燒室特點(diǎn)： 直噴式：直噴式：燃燒等容度高；燃燒等容度高； 散熱面積??；散熱面積??； 經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好 冷起動(dòng)性好；冷起動(dòng)性好； =1418 對(duì)噴射系統(tǒng)要求高；對(duì)噴射系統(tǒng)要求高； 對(duì)高速敏感；對(duì)高速敏感； 排放、高速性差排放、高速性差 粗暴，粗暴，NOx排放高。排放高。分隔式：分隔式：空氣利用率好；空氣利用率好； n適應(yīng)性好適應(yīng)性好 噴霧要求低、成本低；噴霧要求低、成本低； 散熱面積大；通道節(jié)流損失大；散熱面積大；通道節(jié)流損失大； 熱效率低；冷起動(dòng)性差。熱效率低；冷起動(dòng)性差。 =2024汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

29、原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.2.3燃燒室的對(duì)比及選型燃燒室的對(duì)比及選型 (1) 直噴式柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于分隔式柴油機(jī) (2) 分隔式燃燒室柴油機(jī)在原理上是低排放燃燒方式，比直噴式柴油機(jī)有優(yōu)勢(shì) (3) 分隔式燃燒室柴油機(jī)噪聲振動(dòng)性能方面比直噴式柴油機(jī)有優(yōu)勢(shì)，高速性能好 (4) 重型汽車、大型工程機(jī)械用柴油機(jī)幾乎毫無(wú)例外地采用直噴式燃燒室 (5) 在包括農(nóng)用運(yùn)輸車和小型拖拉機(jī)在內(nèi)的農(nóng)用柴油機(jī)領(lǐng)域，渦流室式燃燒室仍被較多地應(yīng)用，但直噴式燃燒室的比重在不斷擴(kuò)大。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃

30、燒 7.3 7.3 柴油機(jī)燃燒過(guò)程的優(yōu)化柴油機(jī)燃燒過(guò)程的優(yōu)化 7.3.17.3.1燃燒優(yōu)過(guò)程化的基本原則燃燒優(yōu)過(guò)程化的基本原則 一、燃燒過(guò)程影響因素一、燃燒過(guò)程影響因素- -油油- -氣和燃燒室氣和燃燒室 燃油理化性質(zhì)、壓縮氣體狀態(tài)、燃油噴射規(guī)律和油氣燃油理化性質(zhì)、壓縮氣體狀態(tài)、燃油噴射規(guī)律和油氣混合組織混合組織二、控制燃燒過(guò)程的原則二、控制燃燒過(guò)程的原則1) 油氣燃燒室的最佳配合 2) 控制著火延遲期內(nèi)的混合氣生成量 3) 合理組織燃燒室內(nèi)的渦流和湍流運(yùn)動(dòng) 4) 緊湊的燃燒室形狀 5) 加強(qiáng)燃燒期間和燃燒后期的擾流 6) 優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形

31、成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 三、影響燃燒過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素三、影響燃燒過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素1. 負(fù)荷負(fù)荷質(zhì)調(diào)節(jié)：進(jìn)入氣缸的空氣量基本保持不變，只調(diào)節(jié)循環(huán)噴油質(zhì)調(diào)節(jié)：進(jìn)入氣缸的空氣量基本保持不變，只調(diào)節(jié)循環(huán)噴油量。量。 負(fù)荷負(fù)荷 ,=噴油量噴油量 ， a ； 單位單位Vh混合氣燃燒放熱量混合氣燃燒放熱量 , Tz ， i ，粗暴，粗暴 ； 但但 大負(fù)荷時(shí)，燃燒過(guò)程延長(zhǎng)大負(fù)荷時(shí)，燃燒過(guò)程延長(zhǎng) e 2、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 n 散熱散熱/漏氣損失漏氣損失pc Tc ； i著火落后期著火落后期 ；噴油壓力高壓化；噴油壓力高壓化可改善霧化可改善霧化 n過(guò)低：霧化過(guò)低：霧化熱效率熱效率 ； n過(guò)高：燃燒過(guò)程遲后，充氣

32、效率過(guò)高：燃燒過(guò)程遲后，充氣效率 熱效率熱效率 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3. 噴油時(shí)刻噴油時(shí)刻 pt 決定噴注相對(duì)燃燒室空間的噴射位置。決定噴注相對(duì)燃燒室空間的噴射位置。 一般：一般： pt過(guò)大，過(guò)大， 缸內(nèi)缸內(nèi)p、Ti ；壓縮負(fù)功；壓縮負(fù)功 ； pz、Tz工作粗暴；工作粗暴；NOx ； 動(dòng)力性動(dòng)力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 pt過(guò)?。喝紵患皶r(shí)，散熱損失過(guò)?。喝紵患皶r(shí)，散熱損失 ，排溫，排溫 ； 動(dòng)力性動(dòng)力性 ，經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)濟(jì)性 最佳最佳 pt0：動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性不變的前提下，：動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性不變的前提下， NOx 。 推遲推遲 pt是

33、是 NOx的主要措施的主要措施 。 pt0隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速而變化。隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速而變化。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.3.2燃油噴射過(guò)程的優(yōu)化燃油噴射過(guò)程的優(yōu)化 對(duì)噴油規(guī)律的基本要求對(duì)噴油規(guī)律的基本要求 1 1）“先緩后急，斷油迅速先緩后急，斷油迅速” ” 2)2)盡可能減少噴油系統(tǒng)中的燃油壓力波動(dòng)，以防止盡可能減少噴油系統(tǒng)中的燃油壓力波動(dòng)，以防止不正常噴射現(xiàn)象不正常噴射現(xiàn)象 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 合理的噴油規(guī)律合理的噴油規(guī)律及其實(shí)現(xiàn)及其實(shí)現(xiàn) 圖7.35 合理的噴

34、油規(guī)律 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 1）改變凸輪型線 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2）雙彈簧噴油器 圖圖7.38 7.38 雙彈簧噴油器噴射規(guī)律形狀與單雙彈簧噴油器噴射規(guī)律形狀與單 彈簧噴油器進(jìn)行對(duì)比彈簧噴油器進(jìn)行對(duì)比a) a) 單彈簧噴油器單彈簧噴油器 ( (b) b) 雙彈簧噴油器雙彈簧噴油器 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3 3）預(yù)噴射和多段噴射）預(yù)噴射和多段噴射 圖圖7.37預(yù)噴射對(duì)燃燒特性的影響預(yù)

35、噴射對(duì)燃燒特性的影響 圖圖7.40 7.40 多段噴射的示意圖多段噴射的示意圖 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 不同燃油噴射系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)噴油過(guò)程對(duì)比 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7.3.37.3.3柴油機(jī)的預(yù)混合燃燒柴油機(jī)的預(yù)混合燃燒 均質(zhì)壓燃(預(yù)混壓燃)HCCI(Homogeneous Charge Compression ignition) HCCI燃燒特性 1）全部混合氣同時(shí)壓縮著火2）燃燒放熱分為二個(gè)階段3）排放明顯改善 （低負(fù)荷）2.HCCI實(shí)現(xiàn)方法 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原

36、理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 1) 1) 豐田豐田UNIBUSUNIBUS燃燒方式燃燒方式 圖7.32豐田UNIBUS系統(tǒng)的多層多孔噴油器 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 2)2)日產(chǎn)日產(chǎn)MKMK(modulated kinetics) 燃燒方式燃燒方式 圖7.33 MK燃燒過(guò)程的主要技術(shù)路線及排放降低效果 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 3. HCCI技術(shù)難點(diǎn)技術(shù)難點(diǎn) (1)(1)在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制著火定時(shí)；在發(fā)動(dòng)機(jī)全

37、工況范圍內(nèi)控制著火定時(shí)；(2)(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制燃燒率，尤其是高負(fù)荷運(yùn)在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)控制燃燒率，尤其是高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)燃燒率的控制行時(shí)燃燒率的控制( (使放熱率放慢，限止噪聲或過(guò)高燃使放熱率放慢，限止噪聲或過(guò)高燃燒壓力燒壓力) )；(3)(3)把把HCCIHCCI向高負(fù)荷擴(kuò)展；向高負(fù)荷擴(kuò)展；(4)(4)改善冷起動(dòng)和瞬態(tài)響應(yīng)特性；改善冷起動(dòng)和瞬態(tài)響應(yīng)特性；(5)(5)發(fā)展排放控制系統(tǒng)，降低發(fā)展排放控制系統(tǒng)，降低HCHC和和COCO排放；排放；(6)(6)發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略和系統(tǒng)發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略和系統(tǒng)( (閉環(huán)反饋系統(tǒng)閉環(huán)反饋系統(tǒng)) )以及研以及研制相應(yīng)的傳感器；制相應(yīng)的傳感器

38、；(7)(7)開(kāi)發(fā)合適的燃料開(kāi)發(fā)合適的燃料( (包括混合燃料包括混合燃料) )；(8)(8)保證多缸機(jī)各缸的均勻性；保證多缸機(jī)各缸的均勻性；( (9)HCCI9)HCCI的燃燒模擬計(jì)算的燃燒模擬計(jì)算。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 7-4 柴油機(jī)電控噴射技術(shù)柴油機(jī)電控噴射技術(shù)一、對(duì)燃料噴射系統(tǒng)的要求一、對(duì)燃料噴射系統(tǒng)的要求機(jī)械機(jī)械/電控泵電控泵-管管-噴嘴位置式控噴嘴位置式控制方法：三者相互間受限制制方法：三者相互間受限制 不能有效地控制不能有效地控制放熱規(guī)律放熱規(guī)律 噴油器、噴油泵、噴油器、噴油泵、ECU相互獨(dú)立構(gòu)成相互獨(dú)立構(gòu)成:

39、控制自由度控制自由度 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 二、柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的發(fā)展：二、柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的發(fā)展： 機(jī)械式機(jī)械式位置式電控位置式電控時(shí)間控制式高壓電控時(shí)間控制式高壓電控機(jī)械式：直列泵、機(jī)械式：直列泵、 V形分配泵形分配泵位置式電控：位置式電控：TICS、VE高壓電控：高壓共軌（高壓電控：高壓共軌（C-R）噴射壓力噴射壓力200MPa 泵噴嘴泵噴嘴 單體泵單體泵噴射壓力：噴射壓力：1826MPa汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 三、現(xiàn)代車用柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的要求三、現(xiàn)代車用

40、柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的要求1噴射壓力高壓化，且可任意調(diào)控噴射壓力高壓化，且可任意調(diào)控保證燃料保證燃料快速、良好霧化?？焖佟⒘己渺F化。2噴油器響應(yīng)特性足夠快噴油器響應(yīng)特性足夠快在極短時(shí)間內(nèi)，噴在極短時(shí)間內(nèi)，噴油規(guī)律的自由控制油規(guī)律的自由控制達(dá)到最佳噴油時(shí)刻和理想達(dá)到最佳噴油時(shí)刻和理想噴油規(guī)律。噴油規(guī)律。3噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的最佳匹配。噴霧特性與燃燒室內(nèi)氣流特性的最佳匹配。適應(yīng)高效率低排放燃燒方式的要求適應(yīng)高效率低排放燃燒方式的要求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 1）位置式噴射系統(tǒng)）位置式噴射系統(tǒng) 1. 位置式噴射系統(tǒng)位置式噴射系統(tǒng)油泵

41、速度特性：供油量隨油泵速度特性：供油量隨n增加而增加增加而增加調(diào)速器的必要性：調(diào)速器的必要性： 防止高速飛車，低速熄火防止高速飛車，低速熄火噴射過(guò)程：取決于噴射壓力；噴射過(guò)程：取決于噴射壓力； 噴射壓力與供油壓力有關(guān)噴射壓力與供油壓力有關(guān); 但非線性關(guān)系，不可控。但非線性關(guān)系，不可控。四、噴射系統(tǒng)四、噴射系統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 溢流節(jié)流孔 張力杠桿 斷油閥 柱塞套 到噴油器 出油閥 柱塞 柱塞彈簧 油量調(diào) 節(jié)滑套 平面凸輪 噴油 提前器 驅(qū)動(dòng) 齒輪 滑片式 輸油泵 齒輪 驅(qū)動(dòng)軸 調(diào)壓閥 燃油入口 調(diào)速手柄 調(diào)速?gòu)椈?停車

42、手柄 飛錘 調(diào)速套筒 流回油箱 直列泵直列泵供油量控制：通過(guò)駕駛供油量控制：通過(guò)駕駛員員/調(diào)速器調(diào)節(jié)油量控制調(diào)速器調(diào)節(jié)油量控制環(huán)套位置來(lái)完成環(huán)套位置來(lái)完成 機(jī)械式噴油泵機(jī)械式噴油泵 VE型分配泵：型分配泵：一個(gè)柱塞，與固定一個(gè)柱塞，與固定在一起的端面凸輪在一起的端面凸輪盤(pán)一同旋轉(zhuǎn)盤(pán)一同旋轉(zhuǎn) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 電控直列泵電控直列泵TICS（Timer Injection Control System）：在）：在P型型泵基礎(chǔ)上改進(jìn)。泵基礎(chǔ)上改進(jìn)。 l結(jié)構(gòu)：保留結(jié)構(gòu)：保留P型泵油量控制齒桿機(jī)構(gòu)型泵油量控制齒桿機(jī)構(gòu)在柱塞偶件上增

43、加控制滑套，取代在柱塞偶件上增加控制滑套，取代P型泵型泵的倒掛形柱塞套。的倒掛形柱塞套。l控制：滑套相對(duì)柱塞的位移控制：滑套相對(duì)柱塞的位移改變供油改變供油始點(diǎn)始點(diǎn)供油預(yù)行程供油預(yù)行程在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)供油時(shí)刻的任意控制供油時(shí)刻的任意控制 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 VE型電控分配泵：型電控分配泵：消除機(jī)械式調(diào)速器；消除機(jī)械式調(diào)速器；增設(shè)：轉(zhuǎn)速傳感器增設(shè)：轉(zhuǎn)速傳感器2； 滑套位置傳感器滑套位置傳感器5； 噴射定時(shí)器位置傳感器噴射定時(shí)器位置傳感器3； 比例電磁閥比例電磁閥1； 電磁閥電磁閥4等等 控制油量控制油量環(huán)套位置

44、環(huán)套位置滑套位置滑套位置傳感器傳感器噴射定時(shí)傳噴射定時(shí)傳感器感器控制噴射定控制噴射定時(shí)電磁閥時(shí)電磁閥汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 圖圖 ECDU2系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)示意圖2）時(shí)間）時(shí)間-壓力式電控噴射系統(tǒng)壓力式電控噴射系統(tǒng) 特點(diǎn)：不斷高壓化特點(diǎn)：不斷高壓化 典型類型：高壓共軌系統(tǒng)、泵噴嘴和單體泵三種典型類型：高壓共軌系統(tǒng)、泵噴嘴和單體泵三種 三向閥控制脈沖三向閥控制脈沖燃油箱燃油箱其他信息其他信息（p,t）節(jié)流閥節(jié)流閥ECU負(fù)荷負(fù)荷壓壓 力力傳感器傳感器三通閥三通閥噴射率控制噴射率控制油壓活塞油壓活塞針閥體針閥體噴油器噴油器油油 泵泵控

45、制閥控制閥E/G轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速及凸輪及凸輪轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角氣缸判氣缸判別信號(hào)別信號(hào) 蓄蓄壓壓室室高壓供油泵高壓供油泵噴射噴射壓力壓力控制控制1. 高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 高壓共軌系統(tǒng)特點(diǎn)：高壓共軌系統(tǒng)特點(diǎn)：p結(jié)構(gòu)上：把泵結(jié)構(gòu)上：把泵-管管-噴嘴三個(gè)單元，按各自功能噴嘴三個(gè)單元，按各自功能相互獨(dú)立起來(lái)相互獨(dú)立起來(lái)充分充分提高控制自由度。提高控制自由度。p功能上：實(shí)現(xiàn)高壓噴射；功能上：實(shí)現(xiàn)高壓噴射；噴射壓力、噴射時(shí)噴射壓力、噴射時(shí)刻、噴油規(guī)律達(dá)到可直接調(diào)控刻、噴油規(guī)律達(dá)到可直接調(diào)控放熱規(guī)律可控放熱規(guī)律可控制。制。 各單元

46、的作用：各單元的作用： 高壓泵：按一定速率向共軌供油，保證軌壓恒定高壓泵：按一定速率向共軌供油，保證軌壓恒定 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 BOSCH-CR型三缸徑向柱型三缸徑向柱塞式高壓泵：塞式高壓泵： 結(jié)構(gòu)：泵體、結(jié)構(gòu)：泵體、泵蓋、氣門(mén)組件、泵蓋、氣門(mén)組件、柱塞泵組件、柱柱塞泵組件、柱塞彈簧、凸輪軸塞彈簧、凸輪軸組成。組成。特點(diǎn)：每壓油單元采用多個(gè)特點(diǎn)：每壓油單元采用多個(gè)壓油凸輪，三缸柱塞泵隔壓油凸輪，三缸柱塞泵隔120度均勻分布度均勻分布保證供油保證供油頻率和供油量頻率和供油量 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理第第7 7章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒 共軌的作用：將高壓泵提供的高壓油蓄壓共軌的作用：將高壓泵提供的高壓油蓄壓按恒定壓力均按恒定壓力均勻分配到各缸噴油器。勻分配到各缸噴