第五章柴油機混合氣形成與燃燒之1

1、第五章第五章 柴油機混合氣的形成與燃燒柴油機混合氣的形成與燃燒 在柴油機中，在柴油機中，燃油的供給燃油的供給、缸內(nèi)氣缸內(nèi)氣流的運動流的運動和和燃燒室的形狀燃燒室的形狀對于對于混合氣的形混合氣的形成成、燃燒過程的組織燃燒過程的組織以及形成以及形成合理的燃燒合理的燃燒放熱規(guī)律放熱規(guī)律具有重要作用，而這些又對柴油具有重要作用，而這些又對柴油機的動力性、經(jīng)濟性和排放以及噪聲振動機的動力性、經(jīng)濟性和排放以及噪聲振動有重大影響。有重大影響。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(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

2、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主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：噴油系統(tǒng)噴油系統(tǒng)噴射與霧化噴射與霧化作用作用要求要求工作原理工作原理噴油泵噴油泵噴油器噴油器噴射過程噴射過程供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律與噴油規(guī)律噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特性與霧化質(zhì)量回顧回顧學習學習一、噴油系統(tǒng)一、噴油系統(tǒng) 定時定時、定量定量并按并按一定規(guī)律一定規(guī)律向柴油機各缸供給高向柴油機各缸供給高壓燃油。壓燃油。 1. 噴油系統(tǒng)的作用噴油系統(tǒng)的作用2. 對噴油系統(tǒng)的要求對噴油系統(tǒng)的要求 產(chǎn)生足夠高的噴油壓力產(chǎn)生足夠高的噴油壓力 精確控制每循環(huán)噴油量精確控制每循環(huán)噴油量 實現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律實現(xiàn)所要求的噴油

3、規(guī)律 避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象 3. 噴油系統(tǒng)的工作原理噴油系統(tǒng)的工作原理直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng) 分分類類柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)噴油器噴油器燃油濾清器燃油濾清器直列柱塞式直列柱塞式噴油泵噴油泵輸油泵輸油泵油水分離器油水分離器油箱油箱高壓高壓油管油管回油管回油管低壓低壓油管油管調(diào)速器噴油提前角調(diào)節(jié)器分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)油箱油箱油水分離器油水分離器一一級級輸輸油油泵泵二二級級輸輸油油泵泵燃油燃油濾濾清器清器分配式分配式噴噴油油泵泵體體分配式分配式噴

4、噴油油泵泵噴噴油器油器高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管(油軌油軌)，通過，通過公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)。小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)。 將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。供油方式。4. 噴油泵噴油泵分類：分類：柱塞式噴油泵柱塞式噴油泵和和分配式噴油泵分配式噴油泵作用：定時、定量產(chǎn)生高壓燃油。作用：定時、定量產(chǎn)生高壓燃油。 柱塞式噴油泵一般以柱塞行程、分泵中心柱塞式噴油泵一般以柱塞行程、分泵

5、中心距等參數(shù)不同分為距等參數(shù)不同分為、A、B、P、Z等等系列，每個系列可以系列，每個系列可以改變改變柱塞直徑柱塞直徑和和分泵數(shù)分泵數(shù)，以適應不同柴油機的需要。以適應不同柴油機的需要。 5. 噴油器噴油器作用：作用：將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機燃燒室內(nèi)，使將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機燃燒室內(nèi)，使燃油霧化成細小的油粒，并按一定的要求適當?shù)胤植荚谌既加挽F化成細小的油粒，并按一定的要求適當?shù)胤植荚谌紵覂?nèi)。燒室內(nèi)。分類：分類：孔式噴油器和軸針式噴油器孔式噴油器和軸針式噴油器。 噴油器的頭部結(jié)構(gòu)噴油器的頭部結(jié)構(gòu)a) a) 單孔單孔式式b) b) 多孔多孔式式c c）標準軸針式）標準軸針式d d）

6、節(jié)流軸針式）節(jié)流軸針式直噴式燃燒室直噴式燃燒室非直噴式燃燒室非直噴式燃燒室二、噴射與霧化二、噴射與霧化燃油噴射的主要特性指標：燃油噴射的主要特性指標：噴油特性噴油特性 噴霧特性噴霧特性噴油開始時間噴油開始時間噴油持續(xù)期噴油持續(xù)期噴油速率變化噴油速率變化噴油壓力噴油壓力油束貫穿距離油束貫穿距離噴霧錐角噴霧錐角噴霧粒徑噴霧粒徑 1. 噴射過程噴射過程Hpnph Def：從噴油泵：從噴油泵開始供油開始供油直至噴直至噴油器油器停止噴油停止噴油的的過程。過程。 3階段階段噴射延遲階段噴射延遲階段主噴射階段主噴射階段噴射結(jié)束階段噴射結(jié)束階段1.噴射過程（續(xù)）噴射過程（續(xù)）（1）噴射延遲階段）噴射延遲階段

7、lDef：從噴油泵的柱塞：從噴油泵的柱塞頂封閉，進回油孔的頂封閉，進回油孔的理理論供油始點論供油始點起到噴油器起到噴油器的的針閥開始升起針閥開始升起為止。為止。HpnphHfjl現(xiàn)象：現(xiàn)象： pH和和pn急劇增大，急劇增大，h很小。很小。1.噴射過程（續(xù)）噴射過程（續(xù)）（2）主噴射階段）主噴射階段 nDef：從：從噴油始點噴油始點到到噴噴油器油器端壓力開始急劇下端壓力開始急劇下降降為止。為止。HpnphHfjn現(xiàn)象：現(xiàn)象：1) pn短暫下降：短暫下降： 針閥上升讓出容積針閥上升讓出容積以及部分燃油噴入燃燒以及部分燃油噴入燃燒室。室。1.噴射過程（續(xù)）噴射過程（續(xù)）（2）主噴射階段）主噴射階段

8、HpnphHfjn現(xiàn)象：現(xiàn)象：2) pH先增大后下降：先增大后下降： 當針閥剛剛開啟時，當針閥剛剛開啟時，最初因開度小有節(jié)流作最初因開度小有節(jié)流作用，用， pH增大；隨著油增大；隨著油孔逐漸打開，并由于出孔逐漸打開，并由于出油閥落座過程中出油閥油閥落座過程中出油閥減壓容積的作用，減壓容積的作用，pH急急劇下降。劇下降。 1.噴射過程（續(xù)）噴射過程（續(xù)）（3）噴射結(jié)束階段）噴射結(jié)束階段 uDef：從：從噴油器噴油器端壓力端壓力開始急劇下降開始急劇下降到到針閥落針閥落座座停止噴油停止噴油為止。為止。HpnphHfju現(xiàn)象：現(xiàn)象：1) pH急劇下降：急劇下降： 噴油泵的回油孔打開和出噴油泵的回油孔打

9、開和出油閥減壓容積的卸載作用油閥減壓容積的卸載作用 。2) pn也急劇下降：也急劇下降：u干脆、迅速干脆、迅速供油速率供油速率: 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時間）由單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時間）由噴油噴油 泵泵供入供入高壓油路高壓油路中的燃油量。中的燃油量。2.供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油規(guī)律供油規(guī)律: 供油速率供油速率 隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時間）的變隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時間）的變 化關(guān)系?；P(guān)系。噴油速率噴油速率: 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時間）由單位凸輪軸轉(zhuǎn)角（或單位時間）由噴油噴油 器器噴入噴入燃燒室燃燒室內(nèi)的燃油量。內(nèi)的燃油量。噴油規(guī)律噴油規(guī)律: 噴油速率噴油速率 隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時間）的

10、變隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時間）的變 化關(guān)系?；P(guān)系。2. 供油規(guī)律和噴油規(guī)律（續(xù)）供油規(guī)律和噴油規(guī)律（續(xù)）l凸輪軸轉(zhuǎn)角：凸輪軸轉(zhuǎn)角：l持續(xù)時間：持續(xù)時間：l最大速率：最大速率：l規(guī)律：規(guī)律：相差相差812CaA噴油持續(xù)時間比供油持續(xù)時間長噴油持續(xù)時間比供油持續(xù)時間長供油規(guī)律呈線性，噴油規(guī)律有畸變供油規(guī)律呈線性，噴油規(guī)律有畸變 最大噴油速率比最大供油速率低最大噴油速率比最大供油速率低區(qū)區(qū)別別（1）油束的幾何形狀和參數(shù)）油束的幾何形狀和參數(shù)油束射程油束射程(貫穿距離貫穿距離) L噴霧錐角噴霧錐角3. 噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特性與霧化質(zhì)量（2）影響油束幾何形狀的主要因素）影響油束幾何形狀的主要因素 噴油壓

11、力、噴油器噴孔的長度直徑比、空氣與燃噴油壓力、噴油器噴孔的長度直徑比、空氣與燃油密度比等。油密度比等。 曲線曲線1霧化質(zhì)霧化質(zhì)量最好量最好評價噴霧粒徑的指標：評價噴霧粒徑的指標： 平均粒徑平均粒徑索特粒徑索特粒徑粒徑分布粒徑分布3. 噴霧特性與霧化質(zhì)量（續(xù)）噴霧特性與霧化質(zhì)量（續(xù)）（3）油束的霧化質(zhì)量：）油束的霧化質(zhì)量： 一般指油束中液滴的細度和均勻度。一般指油束中液滴的細度和均勻度。細度：細度：用液滴直徑來表示。直徑越小，油束霧化的越細。用液滴直徑來表示。直徑越小，油束霧化的越細。4.異常噴射現(xiàn)象異常噴射現(xiàn)象（1）二次噴射）二次噴射l發(fā)生工況：發(fā)生工況：容易發(fā)生在高速、大負荷工況。容易發(fā)生在

12、高速、大負荷工況。l現(xiàn)象現(xiàn)象：噴油器的針閥落座噴油器的針閥落座后，在壓力波動的影響下后，在壓力波動的影響下再次升起的噴油現(xiàn)象。再次升起的噴油現(xiàn)象。l危害：危害：二次噴射是在燃油壓力較低的情況下進行的，所以二次噴射是在燃油壓力較低的情況下進行的，所以會造成這部分燃油會造成這部分燃油霧化不良霧化不良，燃燒不完全，炭煙增多，容，燃燒不完全，炭煙增多，容易引起噴油孔積炭堵塞。此外，二次噴射還會使整個易引起噴油孔積炭堵塞。此外，二次噴射還會使整個噴射噴射持續(xù)時間延長持續(xù)時間延長，從而造成燃燒過程不能及時進行，經(jīng)濟性，從而造成燃燒過程不能及時進行，經(jīng)濟性下降，零部件過熱等不良后果。下降，零部件過熱等不良后果。(a)正常噴射正常噴射 (b)二次噴射二次噴射（2）斷續(xù)噴射）斷續(xù)噴射 現(xiàn)象：現(xiàn)象：由于在某一瞬間由于在某一瞬間噴油泵的噴油泵的供油量供油量小于從小于從噴油器噴出的油量和填噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的充針閥上升空出空間的油量油量之和之和，造成針閥在，造成針閥在噴射過程中周期性跳動噴射過程中周期性跳動的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 危害：危害：斷續(xù)噴射容易造成針閥偶件的磨損。斷續(xù)噴射容易造成針閥偶件的磨損。(a)(a)正常噴射正常噴射 (b)(b)斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射（3）不規(guī)則噴射和隔次噴射）不規(guī)則噴射和隔次噴射 現(xiàn)象：現(xiàn)象：當供油量過小時，造成的循環(huán)噴