第八章柴油機(jī)燃燒(與汽油機(jī)對(duì)比)

1、 n第一節(jié)第一節(jié) 柴油機(jī)燃燒過(guò)程柴油機(jī)燃燒過(guò)程 n第二節(jié)第二節(jié) 放熱規(guī)律放熱規(guī)律 n第三節(jié)第三節(jié) 燃油噴霧燃油噴霧 n第四節(jié)第四節(jié) 柴油機(jī)柴油機(jī)混合氣形成混合氣形成 n第五節(jié)第五節(jié) 柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室 目的與要求：目的與要求： 1. 要求全面掌握柴油機(jī)燃燒過(guò)程、燃燒特點(diǎn)、放要求全面掌握柴油機(jī)燃燒過(guò)程、燃燒特點(diǎn)、放 熱規(guī)律分析、混合氣的形成、燃燒室特點(diǎn)等有熱規(guī)律分析、混合氣的形成、燃燒室特點(diǎn)等有 關(guān)問(wèn)題；關(guān)問(wèn)題； 2. 掌握供油、供氣（缸內(nèi)氣流）、燃燒室（相關(guān)掌握供油、供氣（缸內(nèi)氣流）、燃燒室（相關(guān) 結(jié)構(gòu)）與內(nèi)燃機(jī)工況的匹配關(guān)系；結(jié)構(gòu)）與內(nèi)燃機(jī)工況的匹配關(guān)系； 3. 清楚柴油機(jī)、汽油機(jī)燃燒

2、過(guò)程及其燃燒特性的清楚柴油機(jī)、汽油機(jī)燃燒過(guò)程及其燃燒特性的 差別。差別。 4. 會(huì)針對(duì)不同的油品、燃燒組織方式進(jìn)行分析。會(huì)針對(duì)不同的油品、燃燒組織方式進(jìn)行分析。 n一一.燃燒過(guò)程燃燒過(guò)程 n二二.燃燒階段劃分燃燒階段劃分 n三三.影響著火延遲期的因素影響著火延遲期的因素 n目的與要求：目的與要求： n1. 對(duì)柴油機(jī)從燃料起噴到燃燒結(jié)束整個(gè)燃燒過(guò)程對(duì)柴油機(jī)從燃料起噴到燃燒結(jié)束整個(gè)燃燒過(guò)程 有一個(gè)很清晰的構(gòu)圖，對(duì)燃燒階段劃分、各階段有一個(gè)很清晰的構(gòu)圖，對(duì)燃燒階段劃分、各階段 對(duì)性能的影響、影響各階段的因素有明確的認(rèn)識(shí)對(duì)性能的影響、影響各階段的因素有明確的認(rèn)識(shí) n2. 掌握影響著火延遲期的因素掌握影

3、響著火延遲期的因素 1著火延遲著火延遲 活塞活塞接近上止點(diǎn)接近上止點(diǎn) T=450550 p=3p=34MPa4MPa 噴油器高壓高速噴油噴油器高壓高速噴油 壓力壓力20150MPa霧狀油束結(jié)構(gòu)霧狀油束結(jié)構(gòu) 油束由百萬(wàn)計(jì)的細(xì)微油滴組成油束由百萬(wàn)計(jì)的細(xì)微油滴組成 油滴油滴d=5150m 霧化、蒸發(fā)霧化、蒸發(fā) 擴(kuò)散、混合擴(kuò)散、混合 物理準(zhǔn)備物理準(zhǔn)備 先期氧化先期氧化、局部火核局部火核化學(xué)準(zhǔn)備化學(xué)準(zhǔn)備 預(yù)先混合好的可燃混合氣（上階段噴入的一部分）預(yù)先混合好的可燃混合氣（上階段噴入的一部分）20%總量總量 在空燃比、壓力、溫度 以及流速等條件合適處 瞬間、多點(diǎn)迅速燃燒，瞬間、多點(diǎn)迅速燃燒， 壓力壓力(溫

4、度溫度)迅速上升迅速上升 量量=預(yù)混合量預(yù)混合量=f(著火延遲期、著火延遲期、) 瞬時(shí)燃燒速度瞬時(shí)燃燒速度(放熱率放熱率)遠(yuǎn)高于汽油機(jī)遠(yuǎn)高于汽油機(jī) 影響影響pzmax、p/高高最高最高燃燒速度燃燒速度 本階段結(jié)束處，燃燒速本階段結(jié)束處，燃燒速 度突然下降度突然下降( (上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后 610A)A)，p p趨于最大，趨于最大， 但但溫度依然在迅速上升溫度依然在迅速上升 ，未達(dá)到最高。，未達(dá)到最高。 直接影響：直接影響：pzmax、p/ 、噪聲、經(jīng)濟(jì)性、噪聲、經(jīng)濟(jì)性 燃燒特征：該段放熱量燃燒特征：該段放熱量70%。由于溫度迅速提高，燃燒。由于溫度迅速提高，燃燒 速度加快，有可能局部燃燒速度會(huì)再

5、度回升，形成第二個(gè)速度加快，有可能局部燃燒速度會(huì)再度回升，形成第二個(gè) 峰值點(diǎn)。峰值點(diǎn)。 活塞開(kāi)始快速下移，缸內(nèi)壓力開(kāi)始下降?；钊_(kāi)始快速下移，缸內(nèi)壓力開(kāi)始下降。 該階段結(jié)束在上止點(diǎn)后該階段結(jié)束在上止點(diǎn)后2035AATzmax。此時(shí)總放熱量已。此時(shí)總放熱量已 達(dá)達(dá)80%80%90% %。 燃燒速度（放熱率）取決于燃料蒸發(fā)、混合及擴(kuò)散找氣的燃燒速度（放熱率）取決于燃料蒸發(fā)、混合及擴(kuò)散找氣的 速度（物理過(guò)程）速度（物理過(guò)程）相對(duì)相對(duì)緩慢的擴(kuò)散燃燒緩慢的擴(kuò)散燃燒 在著火延遲期在著火延遲期 預(yù)混合的混合預(yù)混合的混合 氣迅速燃燒結(jié)氣迅速燃燒結(jié) 束束10 10 A 燃燒速度燃燒速度 突然變慢突然變慢 噴射噴

6、射 霧化霧化 蒸發(fā)蒸發(fā) 油找氣油找氣 氣找油氣找油 油氣混合油氣混合 燃燃 燒燒 后期不完全氧化燃燒后期不完全氧化燃燒 噴油后期噴入的油。霧化差；缸內(nèi)空氣已噴油后期噴入的油。霧化差；缸內(nèi)空氣已 少、并在外圍；活塞已經(jīng)下移，少、并在外圍；活塞已經(jīng)下移，T、P下降，下降， 也不利于霧化、混合。也不利于霧化、混合。 部分燃燒階段形成的碳煙未能及時(shí)氧化部分燃燒階段形成的碳煙未能及時(shí)氧化 噴到燃燒室壁面上的油噴到燃燒室壁面上的油 部分高溫?zé)岱纸獾娜剂现匦潞铣煞艧岵糠指邷責(zé)岱纸獾娜剂现匦潞铣煞艧?燃燒特點(diǎn)：燃燒特點(diǎn)： 燃燒速度很低，影響效率、排溫、傳熱、排放燃燒速度很低，影響效率、排溫、傳熱、排放 放熱量

7、占總量的放熱量占總量的1020% n n iii 6360 60 1.著火延遲期：影響整著火延遲期：影響整 個(gè)燃燒情況。個(gè)燃燒情況。 從效率與經(jīng)濟(jì)的角度看，從效率與經(jīng)濟(jì)的角度看， 燃 燒 起 點(diǎn) 應(yīng) 在 上 止 點(diǎn) 前燃 燒 起 點(diǎn) 應(yīng) 在 上 止 點(diǎn) 前 5 10oCA（汽油機(jī)（汽油機(jī)12 15oCA，因，因 為初燃慢），以保證為初燃慢），以保證pzmax在上止在上止 點(diǎn)后點(diǎn)后10 oCA 柴油機(jī)著火延遲期（柴油機(jī)著火延遲期（4.2 18)*n/1000，一般，一般i=812， 滯后時(shí)間滯后時(shí)間i=0.73ms（汽油機(jī)（汽油機(jī)n高，高， i=1020oCA） 從降低排放的角度燃燒起從降低排放

8、的角度燃燒起 點(diǎn)已經(jīng)在上止點(diǎn)后。點(diǎn)已經(jīng)在上止點(diǎn)后。 C D (汽油機(jī)汽油機(jī)p/80%) C D 汽油機(jī)汽油機(jī)Tzmax=17002500oC； Pmax上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后10 15oCA 一般要求：一般要求： 縮短緩燃期縮短緩燃期增加增加等容度、減小等容度、減小 初始膨脹比（等壓加熱）初始膨脹比（等壓加熱）提高提高 循環(huán)熱效率。即循環(huán)熱效率。即緩燃期不要緩燃緩燃期不要緩燃。 加快緩燃期燃燒速度的關(guān)鍵加快緩燃期燃燒速度的關(guān)鍵 是加快是加快混合氣形成速率混合氣形成速率。 C D 柴油機(jī)燃燒時(shí)，空氣是過(guò)量的，柴油機(jī)燃燒時(shí)，空氣是過(guò)量的， 只是混合不勻造成局部缺氧。只是混合不勻造成局部缺氧。 解決措施：

9、解決措施： （1）加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)，可以加速加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)，可以加速 后燃期的混合氣形成和燃燒速度后燃期的混合氣形成和燃燒速度， 而且會(huì)使碳煙及不完全燃燒成分加而且會(huì)使碳煙及不完全燃燒成分加 速氧化。速氧化。 （2）減少濕壁（減少濕壁（6區(qū)）油量區(qū)）油量 （3）提高霧化質(zhì)量）提高霧化質(zhì)量 barKms T p i , 2100 exp52. 3 02. 1 psiRms T p CN i , 8360 exp 40 0271. 0 386. 0 69. 0 注意：注意：i長(zhǎng)與工作粗長(zhǎng)與工作粗 暴（暴（預(yù)混量多）關(guān)預(yù)混量多）關(guān) 系很大系很大 ，但，但并非必并非必 然的單調(diào)關(guān)系！然的單調(diào)關(guān)系！

10、1）燃料）燃料（十六烷值高（十六烷值高化學(xué)穩(wěn)定差、熱分解嚴(yán)重。物理穩(wěn)化學(xué)穩(wěn)定差、熱分解嚴(yán)重。物理穩(wěn) 定性定性影響蒸發(fā)性。粗暴影響蒸發(fā)性。粗暴 如果噴油提前角不變，燃油蒸發(fā)性變好如果噴油提前角不變，燃油蒸發(fā)性變好 i ，但粗暴性？但粗暴性？ a)缸內(nèi)溫度早缸內(nèi)溫度早 期低、化學(xué)準(zhǔn)期低、化學(xué)準(zhǔn) 備不夠；備不夠； b)蒸發(fā)吸熱蒸發(fā)吸熱 預(yù)混合量預(yù)混合量 a b c 依然希望蒸發(fā)性依然希望蒸發(fā)性 好好燃燒、經(jīng)濟(jì)燃燒、經(jīng)濟(jì) 性、排放，粗暴性、排放，粗暴 減小噴油提前減小噴油提前 2）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速ni粗暴度粗暴度；但但i，所以所以n，發(fā)動(dòng)機(jī)要，發(fā)動(dòng)機(jī)要 增加噴油提前角。增加噴油提前角。 有沒(méi)有可能有沒(méi)有可能

11、ni噴油提前角噴油提前角異常異常?冷起動(dòng)時(shí)冷起動(dòng)時(shí) 3）負(fù)荷高）負(fù)荷高壁溫高壁溫高i粗暴度粗暴度；冷起動(dòng)時(shí)工作粗暴；冷起動(dòng)時(shí)工作粗暴 n一一.柴油機(jī)放熱規(guī)律柴油機(jī)放熱規(guī)律 n二二.放熱規(guī)律的計(jì)算方法放熱規(guī)律的計(jì)算方法 n三三.燃燒計(jì)算模型燃燒計(jì)算模型 1.放熱規(guī)律三要素放熱規(guī)律三要素 （1）燃燒放熱始點(diǎn)）燃燒放熱始點(diǎn) （2）放熱持續(xù)時(shí)期）放熱持續(xù)時(shí)期 （3）放熱率曲線的形狀）放熱率曲線的形狀 C D （1）放熱規(guī)律始點(diǎn)）放熱規(guī)律始點(diǎn)在持續(xù)期和放熱率形狀不變?cè)诔掷m(xù)期和放熱率形狀不變 的前提下，決定了放熱率中心的前提下，決定了放熱率中心效率、效率、pzmax、 p/ （2）放熱持續(xù)時(shí)期的長(zhǎng)短）放熱持續(xù)時(shí)期的長(zhǎng)短平均燃燒的快慢、等平均燃燒的快慢、等 容燃燒比例容燃燒比例效率效率 排放排放 （3）放熱規(guī)律形狀）放熱規(guī)律形狀前后放熱量的比例前后放熱量的比例噪聲噪聲 （dp/d ）、振動(dòng)、排放）、振動(dòng)、排放 放熱曲線面心的位置放熱曲線面心的位置 效率。效率。 傳熱作功內(nèi)能放熱 ddQddWddUddQ WB / ddQddWddUddQ WB / 11 k pV TMC k R CMRTpV )( 1 n n n TMCdU n n nnnn n n n k VpVp k pVd TMCdU 1 11 1 11 )( )( WB QWUQ )sin 2 cos1 (S 44 222 D