第八章柴油機燃燒(與汽油機對比)

1、n第一節(jié)第一節(jié) 柴油機燃燒過程柴油機燃燒過程 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) 柴油機柴油機混合氣形成混合氣形成n第五節(jié)第五節(jié) 柴油機燃燒室柴油機燃燒室目的與要求：目的與要求：1. 要求全面掌握柴油機燃燒過程、燃燒特點、放要求全面掌握柴油機燃燒過程、燃燒特點、放熱規(guī)律分析、混合氣的形成、燃燒室特點等有熱規(guī)律分析、混合氣的形成、燃燒室特點等有關問題；關問題；2. 掌握供油、供氣（缸內(nèi)氣流）、燃燒室（相關掌握供油、供氣（缸內(nèi)氣流）、燃燒室（相關結構）與內(nèi)燃機工況的匹配關系；結構）與內(nèi)燃機工況的匹配關系；3. 清楚柴油機、汽油機燃燒過程及其燃燒特性的清楚

2、柴油機、汽油機燃燒過程及其燃燒特性的差別。差別。4. 會針對不同的油品、燃燒組織方式進行分析。會針對不同的油品、燃燒組織方式進行分析。n一一.燃燒過程燃燒過程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. 對柴油機從燃料起噴到燃燒結束整個燃燒過程對柴油機從燃料起噴到燃燒結束整個燃燒過程有一個很清晰的構圖，對燃燒階段劃分、各階段有一個很清晰的構圖，對燃燒階段劃分、各階段對性能的影響、影響各階段的因素有明確的認識對性能的影響、影響各階段的因素有明確的認識n2. 掌握影響著火延遲期的因素掌握影響著火延遲期的因素1著火延遲著火延遲活塞活

3、塞接近上止點接近上止點T=450550p=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霧狀油束結構霧狀油束結構油束由百萬計的細微油滴組成油束由百萬計的細微油滴組成油滴油滴d=5150m霧化、蒸發(fā)霧化、蒸發(fā)擴散、混合擴散、混合物理準備物理準備先期氧化先期氧化、局部火核局部火核化學準備化學準備預先混合好的可燃混合氣（上階段噴入的一部分）預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、多點迅速燃燒，瞬間、多點迅速燃燒，壓力壓力(溫度溫度)迅速上升迅速上升量量=預混合量預混合量=f(著火延遲期、著火延遲期、

4、)瞬時燃燒速度瞬時燃燒速度(放熱率放熱率)遠高于汽油機遠高于汽油機影響影響pzmax、p/高高最高最高燃燒速度燃燒速度本階段結束處，燃燒速本階段結束處，燃燒速度突然下降度突然下降( (上止點后上止點后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，未達到最高。，未達到最高。直接影響：直接影響：pzmax、p/、噪聲、經(jīng)濟性、噪聲、經(jīng)濟性燃燒特征：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再度回升，形成第二個速度加快，有可能局部燃燒速度會再度回升，形成第二個峰值點。峰值點。活塞開始快速下移

5、，缸內(nèi)壓力開始下降?；钊_始快速下移，缸內(nèi)壓力開始下降。該階段結束在上止點后該階段結束在上止點后2035AATzmax。此時總放熱量已。此時總放熱量已達達80%80%90% %。燃燒速度（放熱率）取決于燃料蒸發(fā)、混合及擴散找氣的燃燒速度（放熱率）取決于燃料蒸發(fā)、混合及擴散找氣的速度（物理過程）速度（物理過程）相對相對緩慢的擴散燃燒緩慢的擴散燃燒在著火延遲期在著火延遲期預混合的混合預混合的混合氣迅速燃燒結氣迅速燃燒結束束10 10 A燃燒速度燃燒速度突然變慢突然變慢噴射噴射霧化霧化蒸發(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

6、；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氧化部分燃燒階段形成的碳煙未能及時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熱分解的燃料重新合成放熱部分高溫熱分解的燃料重新合成放熱燃燒特點：燃燒特點：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、排放放熱量占總量的放熱量占總量的1020%nniii6360601.著火延遲期：影響整著火延遲期：影響整個燃燒情況。個燃燒情況。從效率與經(jīng)濟的角度看，從效率與經(jīng)濟的角度看

7、，燃 燒 起 點 應 在 上 止 點 前燃 燒 起 點 應 在 上 止 點 前 5 10oCA（汽油機（汽油機12 15oCA，因，因為初燃慢），以保證為初燃慢），以保證pzmax在上止在上止點后點后10 oCA柴油機著火延遲期（柴油機著火延遲期（4.218)*n/1000，一般，一般i=812，滯后時間滯后時間i=0.73ms（汽油機（汽油機n高，高，i=1020oCA） 從降低排放的角度燃燒起從降低排放的角度燃燒起點已經(jīng)在上止點后。點已經(jīng)在上止點后。CD(汽油機汽油機p/80%)CD汽油機汽油機Tzmax=17002500oC；Pmax上止點后上止點后10 15oCA一般要求：一般要求：縮

8、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鍵加快緩燃期燃燒速度的關鍵是加快是加快混合氣形成速率混合氣形成速率。CD柴油機燃燒時，空氣是過量的，柴油機燃燒時，空氣是過量的，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：解決措施：（1）加強缸內(nèi)氣體運動，可以加速加強缸內(nèi)氣體運動，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，而且會使碳煙及不完全燃燒成分加而且會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（

9、6區(qū)）油量區(qū)）油量（3）提高霧化質量）提高霧化質量barKmsTpi,2100exp52. 302. 1psiRmsTpCNi,8360exp400271. 0386. 069. 0注意：注意：i長與工作粗長與工作粗暴（暴（預混量多）關預混量多）關系很大系很大 ，但，但并非必并非必然的單調(diào)關系！然的單調(diào)關系！1）燃料）燃料（十六烷值高（十六烷值高化學穩(wěn)定差、熱分解嚴重。物理穩(wěn)化學穩(wěn)定差、熱分解嚴重。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、化學準期低、化學準備不夠；

10、備不夠；b)蒸發(fā)吸熱蒸發(fā)吸熱預混合量預混合量abc依然希望蒸發(fā)性依然希望蒸發(fā)性好好燃燒、經(jīng)濟燃燒、經(jīng)濟性、排放，粗暴性、排放，粗暴減小噴油提前減小噴油提前2）轉速）轉速ni粗暴度粗暴度；但但i，所以所以n，發(fā)動機要，發(fā)動機要增加噴油提前角。增加噴油提前角。有沒有可能有沒有可能ni噴油提前角噴油提前角異常異常?冷起動時冷起動時3）負荷高）負荷高壁溫高壁溫高i粗暴度粗暴度；冷起動時工作粗暴；冷起動時工作粗暴n一一.柴油機放熱規(guī)律柴油機放熱規(guī)律n二二.放熱規(guī)律的計算方法放熱規(guī)律的計算方法n三三.燃燒計算模型燃燒計算模型1.放熱規(guī)律三要素放熱規(guī)律三要素（1）燃燒放熱始點）燃燒放熱始點（2）放熱持續(xù)時期

11、）放熱持續(xù)時期（3）放熱率曲線的形狀）放熱率曲線的形狀CD（1）放熱規(guī)律始點）放熱規(guī)律始點在持續(xù)期和放熱率形狀不變在持續(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)時期的長短）放熱持續(xù)時期的長短平均燃燒的快慢、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、排放）、振動、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ddQddWddUddQWB/ddQddWddUddQWB/11kpVTMCkRCMRTpV)(1nnnTMCdUnnnnnnnnnkVpVpkpVdTMCdU111111