發(fā)動機原理—教案課件

1、【發(fā)動機原理】教案 教材: 汽車發(fā)動機原理 張志沛 主編 大連海運學院出版社長安大學汽車學院機電與動力研究所1目 錄緒 論 - 1第一章 發(fā)動機工作循環(huán)及性能指標 - 5 1-1 發(fā)動機理想循環(huán)概述 - 5 1-2 發(fā)動機實際循環(huán) - 7 1-3 熱平衡 - 8 1-4 指示指標 - 9 1-5 有效指標 - 11 1-6 機械損失 - 13 1-7 燃燒熱化學 - 16 1-8 發(fā)動機混合氣的著火和燃燒方式 - 20第二章 發(fā)動機的換氣過程 - 22 2-1 四沖程發(fā)動機的換氣過程 - 22 2-2 四沖程發(fā)動機的充氣效率 - 23 2-3 影響充氣效率的各種因素 - 25 2-4 提高充氣

2、效率的措施 - 27 2-5 進氣管內(nèi)的動態(tài)效應 - 29 2-6 單位時間充氣量與循環(huán)充氣量 - 30第三章 柴油機混合氣形成和燃燒 - 32 3-1 柴油機混合氣形成 - 32 3-2 柴油機的燃燒過程 - 362 3-3 柴油機供油系統(tǒng)的工作特性及其對燃燒過程的影響 - 39 3-4 柴油機的燃燒室 - 41第四章 汽油機混合氣形成和燃燒 - 46 4-1 汽油機混合氣形成 - 46 4-2 汽油機的燃燒過程 - 49 4-3 汽油機的燃燒室 - 57第五章 發(fā)動機噪聲及排放污染 - 60 5-1 發(fā)動機噪聲污染及防治 - 60 5-2 發(fā)動機排放污染及防治 - 63第六章 發(fā)動機特性

3、- 66 6-1 發(fā)動機工況和性能指標分析式 - 66 6-2 發(fā)動機速度特性 - 66 6-3 發(fā)動機負荷特性 - 70 6-4 發(fā)動機萬有特性 - 72 6-5 發(fā)動機調(diào)速特性 - 73 6-6 大氣修正 - 77第七章 發(fā)動機臺架試驗 - 79 7-1 測量與計算參數(shù) - 79 7-2 參數(shù)的測量 - 79 7-3 測取方法 - 83第八章 車用發(fā)動機的廢氣渦輪增壓概述 - 85緒緒 論論 能量轉(zhuǎn)換：發(fā)動機燃料的化學能熱能機械能 機械能、電能等高級能源；熱能低級能源發(fā)動機原理課研究：熱能機械能 （轉(zhuǎn)換效率：理論上小于 100%） 機械能熱能 （轉(zhuǎn)換效率：理論上可達 100%） 發(fā)動機：內(nèi)

4、燃機和外燃機 車用發(fā)動機：間歇工作式發(fā)動機 四個沖程中只有一個沖程做功，做功不連續(xù)。 燃氣輪機：連續(xù)工作式發(fā)動機 一 分 類（一） 種 類1 往復活塞式 （普遍）32 轉(zhuǎn)子式汪克爾式 （THE WANKEL ENGINE） 早在 19 世紀, 就有人設想過, 但泄漏問題是這種發(fā)動機發(fā)展的致命弱點。它結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，是高速車用發(fā)動機的發(fā)展方向之一。1956 年德國工程師汪克爾制造出樣機。目前日本已用于小轎車上，時速 200 km/h 左右。但光泄漏損失就要占 30%以上。目前我國蘇杭等地已經(jīng)生產(chǎn)出了樣機。與往復式比較應特別注意的一點是，往復式活塞在上下止點都稍有短暫的停留，與一般認為的觀點相

5、反，運動方向的這些改變并不影響它的效率；也就是說，在這個過程中，并沒有什么固有的損失。旋轉(zhuǎn)式比往復式的優(yōu)越之處主要是幾何形狀上的緊湊性及由此而引起的一些優(yōu)越之處，并非直接在氣體動力學和熱力學方面有何優(yōu)越之處。3 擺動活塞式 （ROCKING PISTON ENGINE） 1979 年日內(nèi)瓦發(fā)動機展覽會上，展出了瑞士索羅圖恩的薩爾茨曼（W. Salemann ）設計部門的擺動活塞式發(fā)動機。4 斯特林 （THE STIRLING ENGINE） 1816 年由羅伯特斯特林設想在氣缸外部燃燒的一種熱力發(fā)動機（外燃機），是現(xiàn)代發(fā)動機引人注目的一種。5 自由活塞式 （FREE PISTON ENGINE

6、） 只相當于渦輪發(fā)動機的燃氣發(fā)生器。（二）往復活塞式發(fā)動機的分類 我們這門課主要研究目前汽車上廣泛應用的往復式活塞發(fā)動機。1 按用途分類（1） 灌溉（抽水）用 點工況（2） 電站用 n = const. 線工況 固定式柴油機或機組（3） 船舶用 Ne = k n （螺旋槳曲線） 線工況 大型、低速柴油機3（4） 汽車、拖拉機用 變工況-面工況 中小型、高速柴油機（5） 發(fā)動機車 大型高速柴油機組（6） 工程機械 （礦山機械、建筑、石油鉆探） 多變型（7） 坦克 V 型、多缸機（8） 飛機 星型 （徑向式） 已基本不用42 按燃油種類分類 汽油機，柴油機3 按點火方式分類 自行著火 （壓燃式），

7、外源點火 （點燃式）4 按工作循環(huán)分類 四沖程，二沖程5 按冷卻方式分類 水冷，風冷6 按汽缸排列分類 直列式，臥式，V 型，星型 （徑向式）7 按汽缸數(shù)目分類 單缸機，多缸機 （2，3，4，5，6，8，10，12，14，16 缸）8 按轉(zhuǎn)速分類（1） 低速: n 500 r/min（2） 中速: 500 r/min n 1500 r/min 但沒有明確的界限。9 按增壓分類 增壓，非增壓10 按能源分類 （代用燃料） 壓縮天然氣，液化天然氣，液化石油氣，氫氣， 甲醇，乙醇，二甲醚，植物油， 電瓶，太陽能二 優(yōu)缺點（一） 優(yōu)點1 有效熱效率高 蒸汽機 1116%，蒸汽輪機 30%， 汽油機 3

8、0%，柴油機 40%，增壓柴油機 46%以上2 功率范圍廣 Ne = 0.635000 kw3 比重量小，升功率大 （體積小、重量輕）5 比重量: 柴油機 3.7 kg/kw，車用汽油機 1.37 kg/kw4 起動性好 可很快達到全負荷（二） 缺點1 對燃料要求高 石油緊張，汽油、柴油價格高；要求一定的標號。2 噪聲、排污3 結(jié)構(gòu)較復雜三 現(xiàn)代發(fā)動機的發(fā)展 60 年代以前: 動力性，可靠性，耐久性 7080 年代: 經(jīng)濟性，動力性 90 年代口號: 清潔，經(jīng)濟，安全1 相關學科日益增多，學科之間相互滲透2 標準化，系列化，通用化 （三化）3 新材料，新工藝，新產(chǎn)品4 使用計算機設計、計算零部

9、件及其配合，精密、準確、優(yōu)化5 設計、零部件生產(chǎn)商 分散集中分散 由分散的小公司到集中的大型脫拉斯，如今又分散到小公司，其主要原因是優(yōu) 化產(chǎn)品，節(jié)省開支，降低成本。甚至象豐田、寶馬這樣的超級企業(yè)有時也需合 作開發(fā)新產(chǎn)品。6 電控應用日益增多，混合氣制備更加完善7 檢測設備與手段先進8 低排放的代用燃料發(fā)動機正在普及，零排放的正在開發(fā)并進入實用四 本課程的研究對象和任務（一） 對象 本課程以性能指標作為研究對象 深入到工作過程的各個階段，分析影響性能指標的各種因素，找出規(guī)律，研究提高性能指標的措施與途徑。（二） 性能指標1 動力性指標 （功率、扭矩、轉(zhuǎn)速）2 經(jīng)濟性指標 （燃料和潤滑油的消耗量及

10、消耗率）3 運轉(zhuǎn)性指標 （冷起動性、噪聲和排氣品質(zhì)） 衡量發(fā)動機的質(zhì)量，還要考慮可靠性，耐久性，加工容易，操縱維修方便，成本核算等，全面綜合評定。（三） 工作過程6 發(fā)動機沖程 （四個）: 吸氣 壓縮 做功 排氣 熱力過程 （五個）: 吸氣 壓縮 燃燒 膨脹 排氣 燃燒 膨脹 為能量轉(zhuǎn)換過程（四） 任務 研究熱力過程，熱力循環(huán)，整機性能 明確基本概念，基本技能。培養(yǎng)綜合分析問題的能力。（五） 單位制 我國的法定計量單位第一章第一章 發(fā)動機工作循環(huán)及性能指標發(fā)動機工作循環(huán)及性能指標1-1 發(fā)動機理想循環(huán)概述7一 實際循環(huán)向理想循環(huán)的簡化（一） 實際循環(huán) （以車用柴油機為例）1 進氣過程: 01

11、（ p p p p ）0（二） 實際循環(huán)的簡化1 忽略進、排氣過程2 壓縮、膨脹過程 （復雜的多變過程） 簡化為絕熱過程3 燃燒過程簡化為定容加熱過程 （23） 和定壓加熱過程 （34）4 排氣放熱簡化為定容放熱過程5 假定工質(zhì)為定比熱的理想氣體二 理想循環(huán)及其分析比較（一） 混合加熱循環(huán) 車用柴油機的理想循環(huán)1 循環(huán)特征參數(shù)（1） 壓縮比 vv12（2） 壓力升高比 pp32（3） 預脹比 vv432 熱效率 tvvpwqqqqqq012121111 計算得: tkkk111111()()3 分析（1） 為定值 t ； t 。 = 1 t = const. （汽油機，定容加熱循環(huán)）8（2）

12、t ；當 = 20 左右時， t 不大 柴油機 = 1222（二） 定容加熱循環(huán) （奧托 OTTO 循環(huán)） 汽油機的理想循環(huán)1 熱效率 因為: 預脹比 vv431 所以: 熱效率 tk1112 分析 = 1 t = const. t ；當 = 10 左右時， t 不大 且汽油機容易爆燃，因此，汽油機 = 610（三） 定壓加熱循環(huán) （狄賽爾 DIESEL 循環(huán)） 船舶用大型低速柴油機的理想循環(huán)1 熱效率 因為: 壓力升高比 pp321 所以: 熱效率 tkkk11111()2 分析（1） 為定值 t （2） 為定值 t （四） 三種理想循環(huán)熱效率的比較1 初態(tài) 1 相同，壓縮比相同，加熱量 q

13、1 相同9 t vt mt p,2 初態(tài) 1 相同，最高壓力、最高溫度相同，放熱量 q2 相同pmaxTmax t vt mt p,1-2 發(fā)動機實際循環(huán) 發(fā)動機理想循環(huán)加上各項損失后，即可分析發(fā)動機的實際循環(huán)。 一 工質(zhì)改變損失（一） 工質(zhì)性質(zhì) 理論上: 理想氣體，雙原子氣體。 實際上: 燃燒前: 燃料+空氣； 燃燒后: 燃燒產(chǎn)物。（二） 比熱 理論上: 定比熱 實際上: 溫度 T 比熱 C （三） 高溫分解 例 C + O CO + 熱量 + O CO2 + 熱量 其中 CO 為中間產(chǎn)物，CO2 為最終產(chǎn)物。若遇高溫，則會發(fā)生復分解反 應，即高溫分解: CO2 CO + O - 熱量 這部

14、分熱量雖然在膨脹過程中還可能會釋放出來，但由于活塞已接近下止 點，做功效果變差，熱效率下降。二 傳熱、流動損失（一） 傳熱損失 理論上: 壓縮、膨脹過程為絕熱過程。 實際上: 大量熱量通過汽缸壁傳給冷卻水或空氣。10 傳熱損失是發(fā)動機中的最大損失，占總損失量的 30%以上。因此，許多研 究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機。（二） 流動損失 理論上: 閉口系統(tǒng)，沒有氣體流動損失。 實際上: 進、排氣節(jié)流沿程損失，缸內(nèi)進氣、擠壓、燃燒渦流損失。三 換氣損失 理論上: 忽略進、排氣過程。 實際上: 進、排氣門提前開啟，遲后關閉。而且有流動阻力。 換氣損失中逆向循環(huán)所包圍的面積為泵氣損失。泵氣損失包含在換氣損失

15、 之中。四 時間損失 理論上: 定容加熱瞬間完成，定壓加熱速度與活塞運行速度密切配合。 實際上: 燃燒需要時間。五 補燃損失 理論上: 加熱瞬間停止，膨脹過程無加熱。 實際上: 雖然大部分（80%以上）燃料在燃燒過程中燃燒掉，但仍有小部分燃 料會拖到膨脹線上才燃燒，做功效果變差，熱效率下降。六 泄漏損失 理論上: 閉口系統(tǒng)，無泄漏。 實際上: 活塞氣環(huán)不會 100%嚴密密封，總會有些氣體竄到曲軸箱中，造 成損失。1-3 熱平衡 總熱量: QT = GT hu 分別轉(zhuǎn)化為一 有效功的熱量 QE kJ/h （ 1 kw/h = kJ ）QNee36103.36103. 只有這部分熱量做了功，是有用

16、的，所以希望越大越好。一般柴油機: 3040% ； 汽油機: 2030%。令 qQQeeT二 傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量 QSQG cttqQQSSSsST()21 其中Gs發(fā)動機冷卻介質(zhì)的每小時流量 kg/h cs冷卻介質(zhì)比熱 kJ/kg t1 ，t2 冷卻介質(zhì)的進、出口溫度 三 廢氣帶走的熱量QRQGGc tc tqQQRrkprprRE()()2111 其中Gr燃料量 kg/h Gk空氣量 kg/h cpr廢氣比熱 kJ/kg cp空氣比熱 kJ/kg t1 ，t2 進、排氣溫度 四 燃料不完全燃燒的熱損失QBQQqQQBTrbBT()1 其中r燃料效率五 其它熱量損失QLQQQQQQqqqq

17、qqLTESRBltesrb()()發(fā)動機熱平衡方程式: qqqqqesrbl 11-4 指示指標 p-V 圖 p- 圖發(fā)動機性能指標: 指示指標，有效指標指示指標: 以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為基礎，評價工作循環(huán)的質(zhì)量。有效指標: 以曲軸上得到的凈功率為基礎，評價整機性能。 示功圖: 發(fā)動機缸內(nèi)壓力 p 隨汽缸容積 V （p-V 圖） 或曲軸轉(zhuǎn)角 （p-圖） 變化的圖示。一 指示功和平均指示壓力（一） 指示功Wi 一個循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有用功。12應該：非增壓： 增壓：FFFi12FFFi12因為: 不容易測量, 實際將歸到機械損失中考慮。F2F2所以: FFi1 其中 橫、縱座標比例尺WF

18、 a biia b, 指示功大，說明 汽缸工作容積大 熱功轉(zhuǎn)換有效程度大。為突出后者，比較不同大小發(fā)動機的熱功轉(zhuǎn)換有效程度，引入平均有效壓力的概念。（二） 平均指示壓力pi 單位汽缸工作容積所做的指示功。 （假想?yún)?shù)）pWViih 其中每缸工作容積。Vh 686981 kpa pi,柴 7841180 kpa pi,汽二 指示功率Ni 單位時間所做的指示功。 若: 缸數(shù) i，每缸工作容積 V m ，沖程數(shù) ，平均指示壓力 p p ，h3ia 轉(zhuǎn)速 n r/min 。則 w NW inp V iniiih 60230 kw p V inih30103 若: 每缸工作容積 V L ，平均指示壓力

19、p bar 。則hi13 kw Np V iniih300三 指示比油耗和指示熱效率（一） 指示比油耗gi 單位指示功率的耗油量。 g/kwh gGNiTi103 每小時耗油量 kg/h GT（二） 指示熱效率i iiiWQ 做指示功所消耗的熱量。QiWi iiug h36106. 燃料的低熱值。hu 0.430.50 =170200 g/kwh i,柴gi,柴 0.250.40 =230340 g/kwh i,汽gi,汽1-5 有效指標一 有效功率和機械損失功率（一） 有效功率Ne 單位時間所做的有效功。 kw Np V ineeh30103 其中 平均有效壓力。pe（二） 機械損失功率Nm

20、 發(fā)動機內(nèi)部損耗的功率。 機械損失包括: 發(fā)動機內(nèi)部摩擦損失；驅(qū)動附件損耗，如: 機油泵、燃油泵、 掃氣泵、冷卻水泵、風扇、配氣機構(gòu)；和泵氣損失等。 kw Np V inmmh30103 NNNeim 其中 平均機械損失壓力。pm二 有效扭矩Me14 功率輸出軸輸出的扭矩。 w NMnee260 kw Mne260103 kw M ne9550三 平均有效壓力pe 單位汽缸工作容積所做的有效功。 由于 kw Np V ineeh30103 kw Np V iniih30103 所以 ppNNeieipppeim kpa pMV ieeh 314. pMee 588883 kpa 588981

21、kpa pe,柴pe,汽四 升功率和比重量（一） 升功率Nl 單位汽缸工作容積所發(fā)出的功率。 NNiVleh kw/l p ne30103（二） 比重量Ge 發(fā)動機凈重量 G 與所發(fā)出有效功率的比值。Ne kg/kw GGNee ， 發(fā)動機強化程度高。NlGe 1126 kw/l 49 kg/kw Nl,車柴Ge,車柴 915 kw/l 5.516 kg/kw Nl,拖柴Ge,拖柴15 2255 kw/l 1.354 kg/kw Nl,汽Ge,汽 可見，汽油機的強化程度要比柴油機的高。五 有效比油耗和有效熱效率（一） 有效比油耗ge 單位有效功率的耗油量。 g/kwh gGNeTe103 每小

22、時耗油量 kg/h GT（二） 有效熱效率e eeeWQ 做有效功所消耗的熱量。QeWe eeug h36106. 0.300.40 =218285 g/kwh e,柴ge,柴 0.200.30 =285380 g/kwh e,汽ge,汽 由此可見，柴油機的熱效率比汽油機的高，經(jīng)濟性比汽油機好。1-6 機械損失一 機械效率m 對于不同類型的發(fā)動機，絕對損失大的，其相對損失卻不一定也大。必須有 一個衡量標準，故引進機械效率的概念。 有效功率與指示功率的比值。 meieimimiNNppNNpp11 性能好，所以應盡量提高。NNeimm 0.70.85 0.70.9m,柴m,汽二 機械損失的測定（

23、一） 倒拖法只能在電力測功機上試驗 在壓縮比不很高的汽油機上得到廣泛應用。 發(fā)動機與電力測功機相連。起動發(fā)動機，冷卻水溫度、機油溫度達正常值。然后使發(fā)動機在給定工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。切斷發(fā)動機的供油 （）。Npii00,將電力測功機轉(zhuǎn)換為電動機使用，在給定轉(zhuǎn)速下倒拖發(fā)動機，并維持冷卻水溫度和機油溫度不變。由于此時，因此從電力測功機上所測得的倒拖功率即為發(fā)動機在該NNme Ne16工況下的機械損失功率。Nm（二） 滅缸法僅適用于多缸機 當發(fā)動機調(diào)整到以給定工況穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，先測出整個發(fā)動機的有效功率。之后，Ne在柴油機油門拉桿或齒條位置、或汽油機節(jié)氣門開度固定不動的情況下，停止向某一汽缸供油或點火。調(diào)整

24、測功機，使發(fā)動機恢復到原來的轉(zhuǎn)速，重新測定有效功率（其余五個Ne,1汽缸的有效功率），必然小于（一缸熄火），兩者之差即為滅掉缸的指示功率Ne,1Ne。因為NNNiee,11。逐次滅缸，則NNNNNNNNNiii xememee,()()11111整臺發(fā)動機的指示功率為，其中x為總缸數(shù)。NNNiixee ix 1(), 如果各缸負荷均勻，則僅測一個缸，即滅火一次即可，。這樣，Nx NNiee(),1整個發(fā)動機的機械損失功率為，機械效率為。NNNmiemeiNN/ 其它還有示功圖法，油耗線法等。三 影響機械效率的因素(一) 轉(zhuǎn)速其中活塞平均運行速度。cm 與幾乎呈直線關系。與 n 似呈二次方關系。

25、pmcmm n 慣性力 活塞對缸壁的側(cè)壓力 軸承負荷 各摩擦副相對速度 摩擦損失 泵氣損失，驅(qū)動附件損耗 pmm 若要提高轉(zhuǎn)速來強化發(fā)動機，則將成為主要障礙之一。m（二） 負荷 發(fā)動機的負荷 柴油機: 油門拉桿或齒條位置 汽油機: 節(jié)氣門開度 轉(zhuǎn)速 n 一定，負荷 時，發(fā)動機燃燒劇烈程度，平均指示壓力；而由于轉(zhuǎn)速不變，pi17平均機械損失壓力基本保持不變。則，機械效率下降。pmmmipp1 當發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，有效功率，指示功率全部用來克服機械損失功率Ne 0Ni。即，因此，。NmNNimm 0 由于車用柴油機普遍在高轉(zhuǎn)速、較低負荷下工作，機械效率下降嚴重。因此，機械效率對于車用柴油機尤為重要

26、。（三） 潤滑油品質(zhì)和冷卻水溫度 潤滑油粘度影響潤滑效果 潤滑油溫度影響潤滑油粘度 冷卻水溫度影響潤滑油溫度 即冷卻水、潤滑油溫度通過潤滑油粘度間接影響潤滑效果。1 潤滑油粘度（牌號） ；冷卻水溫度 潤滑油溫度 潤滑油粘度 潤滑效果 摩擦 Npmm,m2 潤滑油粘度（牌號） ；冷卻水溫度 潤滑油溫度 潤滑油粘度 油膜破裂趨勢 摩擦 Npmm,m3 潤滑油中雜質(zhì) 摩擦 Npmm,m 要求: 定期保養(yǎng)、清洗機油濾清器， 500010000 公里換機油。1-7 燃燒熱化學一 燃料的完全燃燒（一） 理論空氣量L01 目的: 1 kg 燃料完全燃燒所需要的空氣量L02 已知條件: 1 kg 燃料中所含

27、kg 碳， kg 氫氣， kg 氧氣gCgHgO 汽油: kg/kg ， kg/kg ， kg/kg gC 0855.gH 0145.gO 0 柴油: kg/kg ， kgkg ， kg/kg gC 087.gH 0126.gO 0004.183 化學反應方程式 COCO22 HOH O222124 需要總的量O2 COCO22HOH O22212 1 kmol 1 kmol 1 kmol 1 kmol kmol 1 kmol12 1 kg kmol kmol 1 kg kmol kmol1121121412 kg kmol kmol kg kmol kmolgCgC12gC12gHgH4gH

28、25 燃料中所含的量O2 kg = kmol gOgO326 所需空氣中的量 = 總的量燃料中所含的量O2O2O27 所需空氣量 （目的）（1） kmol 空氣中氧氣成分約占 21%，所以 kmol/kg LgggCHO01021 12432.()（2） kg 空氣的折合分子量為 28.95，即 1 kmol 空氣 = 28.95 kg 空氣，所以 kg/kg LgggCHO0289502112432.()（3） m3 1 kmol 空氣 = 22.4 空氣，所以m3 /kg LgggCHO0224021 12432.()m3（二） 過量空氣系數(shù)和空燃比1 過量空氣系數(shù) LL0 燃燒燃料實際供

29、給的空氣量完全燃燒燃料理論上所需要的空氣量11kgkg19 表示混合氣的濃稀程度。 大 混合氣??； 小 混合氣濃 一般，柴油機: 1；汽油機: 1。2 空燃比 A/F A FL/0 空氣量燃料量 表示混合氣的濃稀程度。A/F 大 混合氣??；A/F 小 混合氣濃（三） 分子變更系數(shù)1 理論分子變更系數(shù) 0 021MM 燃燒后工質(zhì)的摩爾數(shù)燃燒前工質(zhì)的摩爾數(shù) 容積變化大 膨脹做功好 0t（1） 完全燃燒: 001432ggLHO（2） 不完全燃燒: 0001021 1432.()LggLHO2 實際分子變更系數(shù) MMMMrrrr2101 其中1 kg 燃料燃燒后殘余廢氣的摩爾數(shù)。殘余廢氣系數(shù)。Mrr

30、MLr/0二 燃料的不完全燃燒第五章 發(fā)動機噪聲及排放污染 噪聲: 汽車的主要噪聲源 發(fā)動機。 汽油機的主要噪聲源 風扇噪聲和配氣機構(gòu)噪聲。 柴油機的主要噪聲源 燃燒噪聲。 柴油機的噪聲比汽油機的大。 排放: 汽油機的、和排放比柴油機的多，CONOxHC 柴油機的炭粒排放比汽油機的多。205-1 發(fā)動機噪聲污染及防治 GB 規(guī)定: 城市噪聲聲壓級白天 42 dB ，夜間 37 dB 。LpLp一 噪聲的評價指標（一） 噪聲的物理參數(shù)1 聲壓 p 聲波通過介質(zhì)時，波峰處的壓力升高量 pa 。2 聲壓級 無因次參數(shù)Lp dB Lppp 200lg其中 1000 Hz 時的基準聲壓，即聽閥聲壓， p

31、a 。p0p05210 人耳能聽到的聽閥聲壓 pa ，2105 產(chǎn)生疼痛的痛閥聲壓 = 20 pa 。相差 100 萬倍左右。3 聲強 I 單位時間、單位面積上通過的聲能 W/m 。24 聲強級 無因次參數(shù)LI dB LIII 100lg其中 1000 Hz 時的基準聲強， W/m 。I0L0121025 聲功率 W 聲源在單位時間內(nèi)所輻射的總能量 W 。 WI dsns其中 S 包圍聲源的封閉面面積； 聲強在微元面積 ds 法線方向的分量。In（1） 在自由場中，聲波球面輻射，則 W/m IWr球422（2） 在開闊地面上，聲波半球面輻射，則 W/m IWr半球2226 聲功率級 無因次參數(shù)

32、Lw dB LWWw 100lg其中 基準聲功率， W 。W0W01210 聲壓級 ，聲強級 和聲功率級 的范圍均為 0120 dB 。LpLILw7 頻率與頻帶21 人耳能聽到的聲音頻率范圍為 2020,000 Hz 。 將其分為若干個頻率段 頻帶或頻程。 常用倍頻程和 1/3 頻程。 倍頻程的中心頻率 31.5，63，125，250，500，1000，2000，4000，8000，16000 中心頻率，上限頻率和下限頻率的關系為f中f上f下 ； ； 。ff上中2ff下中12ff上下 2 頻譜圖 橫坐標: 頻率 （ 頻帶 ），縱坐標: 聲壓級 ，聲強級 或聲功率級 LpLI。Lw（二） 主觀

33、評價 響度級 即使聲壓級相同，而頻率不同，人耳所感受到的聲音響度就會不同，主觀評價參數(shù) 響度級 方 （ phon ） 。以 1000 Hz 的純音為基準聲音，當某噪聲的響度與某聲壓級的純音響度相同時，則該純音的聲壓級 dB 即為該噪聲的響度級 phon 。 如圖的 ISO 等響曲線由大量試驗得出1 100 Hz 以下的噪聲， 雖然聲壓級 dB 較高，但響度級 phon 卻低，人耳不敏感。 低頻、低聲壓級 dB 的噪聲，人耳聽不到。2 同一聲壓級 dB 下，人耳對頻率為 30004000 Hz 的噪聲（波谷） 最為敏感， 其響度級 phon 最高。3 聲壓級高于 100 dB 時，等響曲線平緩，

34、響度級 phon 僅與聲壓級 dB 有關，而與頻率 Hz 幾乎無關。說明對于高 dB 的噪聲，人耳已分辨不 出高、低頻了。二 發(fā)動機噪聲分析（一） 車輛噪聲源221 與發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n 有關的噪聲源 進、排氣噪聲；旋轉(zhuǎn)件噪聲 風扇，空氣壓縮機，發(fā)電機和空調(diào)等。2 與車速有關的噪聲源 傳動噪聲 變速器，傳動軸等；空氣動力噪聲 輪胎噪聲，車體噪聲等。（二） 發(fā)動機噪聲源 主要噪聲源1 直接傳向大氣的噪聲源 進、排氣噪聲和風扇噪聲等 屬于空氣動力噪聲。2 發(fā)動機表面輻射噪聲源 由發(fā)動機零部件的機械振動引起。（1） 燃燒噪聲 ，還與發(fā)動機零部件的強度、剛度有關。ppmax（2） 機械噪聲 發(fā)動機零部件之

35、間的間隙撞擊和零部件彈性變形，導致零部件振動引起。三 發(fā)動機噪聲的防治（一） 降低燃燒噪聲1 采用油膜蒸發(fā)型混合氣形成方式 M 過程 ，。ppmax2 盡量使噴油先緩后急 推遲噴油開始時刻 ，。ppmax3 使用十六烷值高的燃料 。i（二） 加強結(jié)構(gòu)強度 加固主軸承，多加和加固加強筋。（三） 采用隔聲罩殼 材料: 鋼板、玻璃纖維和其它消聲材料。 部位: 曲軸箱側(cè)壁和排氣總管。（四） 采用排氣消聲器 排氣消聲器 聲濾波器，隨頻率變化。1 阻性消聲器 主要用于小轎車 聲學性能主要取決于聲吸收構(gòu)造和材料的流動阻力。降低噪聲的頻帶較廣。2 抗性消聲器 主要用于載貨汽車 聲學性能主要取決于消聲器的幾何形

36、狀，造成排氣聲能阻抗失配。阻抗失配使部分聲能在消聲器內(nèi)來回反射震阻礙向外輻射。3 阻抗復合式消聲器 用于各種汽車 以抗性消聲器為基礎，同時采用吸聲材料，可使排氣噪聲大幅度降低。（五） 低噪聲發(fā)動機設計 在滿足基本性能的前提下，按降聲原理設計結(jié)構(gòu)參數(shù)。5-2 發(fā)動機排放污染及防治23一 發(fā)動機的污染源（一） 排氣污染 占發(fā)動機總污染量的 6585%1 一氧化碳 CO2 氮氧化合物 NOx3 碳氫化合物 HC4 燃料液滴和炭粒5 各類鉛、硫化合物（二） 曲軸箱通風污染 占發(fā)動機總污染量的 20%左右 主要是碳氫化合物 HC。（三） 汽油箱通風污染 占發(fā)動機總污染量的 5%左右 主要是碳氫化合物 H

37、C。（四） 化油器浮子室及油泵接頭處的泄漏污染 占發(fā)動機總污染量的 510% 主要是碳氫化合物 HC。（五） 含鉛、磷汽油所形成的鉛、磷污染 本課程只討論第一項 發(fā)動機的排氣污染。二 發(fā)動機排放污染物的形成、危害和防治（一） 一氧化碳 CO1 形成 C + O CO + O CO2 中間產(chǎn)物 產(chǎn)生的原因是缺氧。 汽油機上 1，但局部過濃的混合氣。2 危害 煤氣中毒 人體血液中的血紅素對 CO 的親和力比對 O 的高，引起含 CO 的血紅素所2占比例增高，造成人體缺氧窒息。3 防治（1） 稀薄燃燒與高能點火 使混合氣的 ，而又能夠正常燃燒。（2） 縮小燃燒室的激冷區(qū) 激冷區(qū) 燃燒室中由兩個以上冷

38、表面構(gòu)成的狹窄空間，如擠氣間隙。 激冷效應 靠近激冷區(qū)的可燃混合氣，熱損失過多而不能著火。 縮小燃燒室的激冷區(qū) 燃燒易于完全 CO。（二） 氮氧化合物 NOx1 形成（1） 燃燒溫度高（2） 高溫持續(xù)時間長24（3） 火焰前鋒面中氧氣的濃度高 產(chǎn)生的原因是高溫。2 危害（1） 與肺中的水蒸汽粘合而形成稀硝酸，引起肺水腫和肺氣流阻力明顯上升。（2） 與 HC 反應生成光化學過氧化物，是光化學煙霧的主要成分。3 防治（1）降低壓縮比 缸內(nèi)溫度 。NOx（2）減小點火提前角 缸內(nèi)溫度 。NOx（3） 廢氣再循環(huán)，缸內(nèi)噴水，采用乳化油， 或 缸內(nèi)溫度 。NOx（4）分層燃燒 降低混合氣的均勻性 缸內(nèi)溫

39、度 。NOx（5）加強燃燒室內(nèi)氣流運動混合氣混合、燃燒迅速高溫持續(xù)時間。NOx（三） 碳氫化合物 HC1 形成（1） 局部混合氣過濃或過稀使氧化反應減慢，熱損失相對增加，不能著火。（2） 某微小單元的混合氣面容比大，熱損失大，不能著火。（3） 激冷效應。2 危害（1） 3.4 苯并芘 致癌物質(zhì)。（2） 苯甲醛和丙烯醛 強烈刺激眼睛和呼吸器官。（3） 光化學煙霧的主要成分。3 防治（1） 降低壓縮比 膨脹沖程中燃燒室壁面溫度和排氣溫度 HC。（2） 改善燃燒室形狀，降低面容比 散熱損失 HC。（3） 稀薄燃燒與高能點火 燃燒完全程度 HC。（4） 減小點火提前角 HC 在膨脹和排氣沖程中燃燒掉。

40、（5） 縮小燃燒室的激冷區(qū) 燃燒易于完全 HC。（6） 加強燃燒室內(nèi)氣流運動 混合氣混合、燃燒完全 HC。（7） 曲軸箱強制通風 HC 空氣濾清器 進氣管 缸內(nèi)再燃燒。（四） 燃料液滴和炭粒1 燃料液滴 柴油機冷起動或低負荷運行時冒藍、白煙。藍、白煙之間沒有嚴格的成分差異，均為燃料液滴或水蒸汽，只是微粒的直徑不同而對光線的反射不同而已。2 炭粒 柴油機高負荷運行時冒黑煙。（1） 形成 缺氧，致使燃燒中間產(chǎn)物 C-C，H-C 裂化，再聚合成炭粒。 柴油機緩燃期中形成最多。25（2） 危害A 燃燒不完全 經(jīng)濟性，動力性。B 污染大氣。C 炭粒沉積在活塞、燃燒室和排氣門等零件表面，使運動件摩擦損失增

41、大，甚 至卡死。（3） 防治A 稀薄燃燒與高能點火 燃燒完全程度 炭粒。B 改善霧化質(zhì)量 混合氣混合、燃燒完全 炭粒。C 加強燃燒室內(nèi)氣流運動 混合氣混合、燃燒完全 炭粒。D 改進發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和使用，加速混合氣形成，提高燃燒速率。E 采用乳化油 缸內(nèi)溫度 中間產(chǎn)物的熱裂反應明顯減少。F 加入消煙添加劑 鋇鹽，但有毒。G 后期處理小顆粒的炭粒經(jīng)過靜電、過飽和水蒸汽、超聲波而聚合成較大顆粒的炭粒，再通過除塵過濾器予以凈化。（一） 1汽油機1 假設燃料中的C 燃燒全部生成了和。其中是中間產(chǎn)物，即不完COCO2CO 全燃燒產(chǎn)物。是最終產(chǎn)物，即完全燃燒產(chǎn)物。CO2 gggCCOCO22 化學反應方程式

42、COCO122 COCO22 HOH O222123 需要總的量O2 COCO122COCO22 kg kmol kmol kg kmol kmolgCOgCO24gCO12gCO2gCO212gCO212kg kmol kmolgCOggCCO224gCO12 HOH O2221226 kg kmol kmolgHgH4gH24 燃料中所含的量O2 kg = kmol gOgO325 空氣中的量 = 總的量燃料中所含的量O2O2O2 02112412432022.()LgggggCCOCOHO 02112432242402.()LgggggCHOCCO 02124241021 1243200

43、2.()LggLgggCCOCHO所以 gLCO2402110.() ggLCOC22402110.() gggCCOCO26 分析（1）當時， = 1，LL0A FL/0 gggCOCOC02,（2） gggCOCOC02,（3） 使時ggCCO ，C全部生成CO。此時的過量空氣系數(shù)稱為臨界值。記為。gCO 0cr 所以 crCgL1240210.（4） cr 此時理論上，析出炭粒。ggCCO 一般柴油機的0.60.72。cr（二） 1柴油機 混合氣混合不均勻，局部過濃或過稀，造成燃燒不完全。缸內(nèi)情況十分復雜。三 燃料和可燃混合氣的熱值（一） 燃料的熱值 1 kg 燃料完全燃燒所產(chǎn)生的熱量

44、kJ 。 加入水的汽化潛熱的熱值高熱值 不加入水的汽化潛熱的熱值低熱值 hu 發(fā)動機缸內(nèi)高溫，水只能以氣態(tài)存在，故應取不加入水的汽化潛熱的熱值，27 即低熱值。 汽油: 44100 kJ/kg ；柴油: 42500 kJ/kg huhu（二） 可燃混合氣的熱值 kJ/kmol HhMuu11-8 發(fā)動機混合氣的著火和燃燒方式 P一 混合氣的著火（一） 柴油機低溫多級自燃1 階段混合階段t1 在壓縮過程終了時，燃料噴入汽缸內(nèi)形成可燃混合氣。燃料遇到溫度較高的空氣，開始氧化，但速度緩慢，示功圖上的壓縮線沒有明顯的變化?；旌想A段，為著火做準備。2 階段第一級反應t2 燃燒的實質(zhì)是燃料的氧化反應，當反

45、應速度很快時，火焰就會出現(xiàn)。經(jīng)過時間后，反t1應加劇，出現(xiàn)冷火焰，缸內(nèi)壓力超過壓縮壓力。在這一階段，反應生成醛類、過氧化物和一氧化碳等中間產(chǎn)物。要求混合氣較濃， = 0.40.5。3 階段第二級反應t3 溫度、壓力升高較大，產(chǎn)生許多化學反應的活性中心，出現(xiàn)藍火焰?；旌蠚庀〉枚啵孕∮?1。4 時間后第三級反應ttt123 活性中心劇增，化學反應加速，熱積累劇烈，發(fā)生爆炸，出現(xiàn)熱火焰。混合氣更稀， 1。 著火延遲期ttt123（二） 汽油機高溫單級點燃1 壓縮的是燃料與空氣的混合氣體, 在此過程中, 已經(jīng)進行了一些化學反應。2 火花點火, 局部溫度高達 20000以上, 該處燃料分子直接分裂成大

46、量的自由原子與自由基, 迅速反應出現(xiàn)熱火焰, 瞬間擴大到整個燃燒室內(nèi)。所以, 汽油機著火過程： 壓縮混合氣 點火 （經(jīng)短暫著火延遲期） 熱火焰三 燃燒方式（一） 同時爆炸燃燒 取某一部分為系統(tǒng), 著火前后整個系統(tǒng)各個部分的相完全均勻一致。即相只隨 t（時間）座標變化, 而不隨 x （位移）座標變化, 為單相系, 均勻系。 柴油機上, 由于混合氣分配不是十分均勻, 總有某一部分混合氣最先著火（一般在噴油28嘴附近）, 取這一部分為系統(tǒng), 則系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)的就是同時爆炸燃燒。 汽油機上, 由于火焰有傳播速度（雖然很快, 但相對同時爆炸燃燒卻很?。? 傳播逐次進行, 故顯然不是同時爆炸燃燒。但火花塞間隙

47、處的少量混合氣在電火花作用下, 可實現(xiàn)同時爆炸燃燒，從而形成火焰中心。（二） 逐漸爆炸燃燒 汽油機火焰?zhèn)鞑?。兩相系混合氣?（未燃區(qū)），燃燒產(chǎn)物相 （已燃區(qū)）。 加熱從火花塞開始， 緊靠火花塞的那一部分混合氣首先被加熱, 使氧化或活性中心增多, 發(fā)生燃燒。燃燒又加熱下一層, 一層一層傳播。燃燒主要在火焰前鋒面內(nèi)進行?；鹧媲颁h面前方的未燃區(qū)中是混合氣，火焰前鋒面后方的已燃區(qū)中為燃燒產(chǎn)物和一小部分在火焰前鋒面中沒有燃燒掉的燃料繼續(xù)燃燒。（三） 擴散燃燒 柴油機的燃燒方式, 三相燃料相, 空氣相, 燃燒產(chǎn)物相。 柴油燃點比汽油低, 但在日常生活中汽油卻比柴油易燃, 原因就在于汽油的揮發(fā)性好, 油與空

48、氣形成混合氣較快, 物理準備過程已經(jīng)就緒, 一點即燃。柴油機中燃燒的快慢卻主要取決于物理準備過程進行的快慢。油滴遇熱蒸發(fā)形成燃料蒸汽, 然后才能燃燒, 并非油滴與空氣接觸就可燃燒。為防止燃燒產(chǎn)物將油滴與空氣隔開, 將組織空氣相對于油滴的氣流運動, 將燃燒產(chǎn)物拋在后面。 發(fā)動機的換氣過程29 燃燒是做功之本。 燃燒需要空氣與燃料。 重量比 容積比 燃料 1 1 液態(tài) 空氣 15 1000 氣態(tài) 燃料受機械控制，容易加入。而汽缸容積就那么大，要想多加空氣就要困難得多。因此，對發(fā)動機換氣過程的研究就顯得尤為重要了。2-1 四沖程發(fā)動機的換氣過程一 配氣定時 與工程熱力學中介紹的不同, 進排氣門的開啟

49、、關閉也需要時間, 故在下止點前排氣排氣提前角 4080 在上止點后關閉排氣遲閉角 1035在上止點前吸氣進氣提前角 040在下止點后關閉進氣遲閉角 4080進氣提前角+排氣遲閉角氣門疊開角二 換氣過程（一） 排氣過程1 自由排氣階段 A 排開 p p p = p 靠缸內(nèi)壓力將氣體擠出氣缸，其中p缸內(nèi)壓力, p排氣管內(nèi)壓力。2 強制排氣階段 B p = p p p靠活塞上行將廢氣擠出氣缸。3 超臨界排氣 C 排開 p = 1.9 p在氣閥最小截面處, 氣體流速等于該地音速 m/s。其流量與壓差 （p - akRTp）無關, 只決定于排氣閥開啟面積和氣體狀態(tài)。4 亞臨界排氣 D p = 1.9

50、p 排閉。 其流量取決于壓差 （p - p）。（二） 進氣過程和氣門疊開角 由于節(jié)流作用, 缸內(nèi)產(chǎn)生負壓；（）使新鮮介質(zhì)進入缸內(nèi)。pp0氣閥疊開角：非增壓：2060 CA。 太大（引起） 廢氣回流進氣道。30 太小 掃氣作用不明顯。 增壓：110140 CA。 進氣管 p, 掃氣明顯, 氣閥疊開角可以增大很多。如 6135 型高柴：非增壓：40, 增壓：124。掃氣的作用：1 清除廢氣, 增加氣缸內(nèi)的新鮮充量。2 降低排氣溫度。 3 降低熱負荷最嚴重處（如氣閥、活塞等）的溫度。三 換氣損失 理論循環(huán)換氣功與實際循環(huán)換氣功之差。 如圖：換氣損失功換氣損失功X+X+（Y+WY+W）, 其中（W+Y

51、） 為排氣損失功，X 為進氣損失功。（一） 排氣損失功 Y Y W 是因排氣門提前開啟而損失的膨脹功, 稱為自由排氣損失。Y 是活塞作用在廢氣上的推出功, 稱為強制排氣損失功。 排氣提前角排氣提前角 W W ，Y Y 。 綜合效果, 要求（Y+W）, 故（W+Y）有一個最佳值（W+Y）min 。對應排氣提前角亦有一個最佳值, n n （W+YW+Y）minmin 。（二） 進氣損失功 X X 進氣損失功小于排氣損失功，即 X X d進d排2 四氣門 流通面積 40%左右。但結(jié)構(gòu)復雜，造價較高。f1 （可達 30%）， f1vNege3 氣門升程 h h，時面值 v4 閥頂過渡圓角 R R f1

52、v R 流動阻力 v R 應適中。（二） 進氣管1 表面光潔度和流通面積 表面光潔度，流通面積 沿程阻力 v2 轉(zhuǎn)彎和節(jié)流阻力 轉(zhuǎn)彎半徑 R，截面突變 v3 截面形狀 考慮汽油機的霧化，蒸發(fā)，則 管壁面積 沉積 蒸發(fā) 混合氣分配不均勻 截面形狀 圓形 矩形 D 形 流動阻力 小 大 中 底部蒸發(fā) 小 中 大 柴油機不存在底部蒸發(fā)問題，故多采用流動阻力小的圓形進氣管。（三） 進氣道 轉(zhuǎn)彎半徑 R，表面光潔度，各管口與墊片孔口對中 流動阻力 v 設計時還要考慮組織進氣渦流。（四） 空氣濾清器 通道面積，除塵效果 流動阻力 v 經(jīng)常清洗，更換紙芯。35（五） 化油器 喉口截面積 流動阻力 ，但霧化效

53、果 。v 解決這對矛盾，采用雙喉口。小喉口：霧化；大喉口：進氣。二 合理選擇配氣定時（一） 配氣定時的綜合評定1 良好的充氣效率以保證發(fā)動機的動力性能。2 合適的充氣效率以適應發(fā)動機的扭矩特性。3 較小的換氣損失以適應發(fā)動機的經(jīng)濟性能。4 必要的燃燒室掃氣以保證高溫零件的熱負荷得以適當降低，達到可靠運行。5 合適的排氣溫度。 調(diào)整：1，2進氣遲閉角；3排氣提前角；4，5氣門疊開角（二） 進氣遲閉角i1 轉(zhuǎn)速 n 一定時，總有一個進氣遲閉角使得充氣效率為最大。iv2 n 氣流慣性 缸內(nèi)氣體易倒流進氣管 v n 一部分氣體來不及進入汽缸 v3 對應的 niv,max 所以，高速發(fā)動機轉(zhuǎn)速大，要獲得

54、好的充氣效率和動力性，進氣遲閉角應大 一些。4 n i,最佳 （三） 排氣提前角o ， 其中后期膨脹比。ovVV14 考慮經(jīng)濟性，在排氣損失最小的前提下，盡量減小排氣提前角。（四） 氣門疊開角i o,36 缸內(nèi)氣體易倒流進氣管； ， i o,i o,prTav 增壓發(fā)動機氣門疊開角應大一些。2-5 進氣管內(nèi)的動態(tài)效應一 現(xiàn) 象195 柴油機：進氣管長度 L = 300 mm L = 1140 mm 氣體在進排氣管中有壓力波動現(xiàn)象，有效組織、利用壓力波動，可以提高充 氣效率。 進氣門開閉時： pa piv 排氣門開閉時： pr pov 動態(tài)效應與進排氣管的長度和直徑有關。二 波的動態(tài)機理 閉口端

55、：進：壓縮波 反射: 壓縮波 同型波 進：膨脹波 反射: 膨脹波 同型波 開口端：進：壓縮波 反射: 膨脹波 異型波 進：膨脹波 反射: 壓縮波 異型波三 進氣動態(tài)效應（一） 慣性效應 階段：進氣門開 進氣門閉 膨脹波 壓縮波 （進氣門閉）37（二） 波動效應 階段：進氣門閉 下一循環(huán)進氣門開 壓縮波 膨脹波 膨脹波 壓縮波 （進氣門開） 壓力波動是周期性的。 壓力波固有頻率： 1/s 其中a進氣管內(nèi)聲速。faL14 發(fā)動機吸氣頻率： 1/s fnn2602120 令：qffanL1230 當 q = 1，2，3 時，進氣門開，則 pa 。v 當 q = 時，進氣門開，則 pa 。112212

56、312,v四 結(jié) 論1 慣性效應 （本循環(huán)），振幅大，衰減小。 波動效應 （兩循環(huán)），振幅小，衰減大。2 高速發(fā)動機，進氣管短；低速發(fā)動機，進氣管長。3 進氣管直徑 流動阻力 壓力波強度 進氣管直徑 壓力波振幅 壓力波強度4 多缸機上，進氣管應分支，且等長。5 避免急轉(zhuǎn)彎，則壓力波振幅不會衰減太大。6 排氣管需要膨脹波，則 pr 掃氣作用 v2-6 單位時間充氣量與循環(huán)充氣量 單位時間充氣量 G kg/h ， 循環(huán)充氣量 G kg ，則38 kg/h GGni 260 n G，但 n pa G G 單位時間供油量 g 與功率有關。Ne G 循環(huán)供油量g 與扭矩有關。Me 圖中虛線為不考慮進氣損

57、失的 G 和G 曲線；實際的 G 和G 曲線如圖中實線所示。第三章 柴油機混合氣形成和燃燒3-1 柴油機混合氣形成一 兩種基本形式（一） 空間霧化 將燃料噴在燃燒室空間使之成為霧狀，再利用空氣運動達到充分混合。 特點:1 對燃料噴霧要求高 （采用多孔噴嘴） 燃燒易于完全，經(jīng)濟性好。2 對空氣運動要求不高 后期燃料易被早期燃燒產(chǎn)物包圍，高溫裂解39 排氣冒煙。3 但初期空間分布燃料多，燃燒迅速 ， 工作粗暴。ppmax（二） 油膜蒸發(fā) （M 過程） 空間霧化型混合氣蒸發(fā)方式要求將燃料盡量噴在燃燒室空間，而油膜蒸發(fā)型混合氣蒸發(fā)方式則有意將燃料噴在燃燒室壁面上，使之成為薄薄的一層油膜附著在燃燒室壁面

58、上，只有一小部分燃料分布在燃燒室空間。經(jīng)燃燒室壁面和燃燒加熱，邊蒸發(fā)，邊混合，邊燃燒。初期蒸發(fā)、燃燒慢，后期蒸發(fā)、燃燒迅速 （先緩后急）。 特點:1 對燃料噴霧要求不高 （采用單、雙孔噴嘴） ，對空氣運動要求高。2 放熱先緩后急 ， 工作柔和，噪聲小，經(jīng)濟性較好。ppmax3 但低速性能不好，冷起動困難。對進氣道、燃料供給系統(tǒng)和燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù) 之間的配合要求很高，制造工藝要求嚴格。二 燃料的噴霧（一） 噴霧的作用 只有當燃料與空氣充分接觸，形成可燃混合氣時，才有可能燃燒。接觸面積越大，可燃混合氣越多，燃燒越完善。 1 ml 油滴: 1 個， d = 9.7 mm，S = 245 mm2 霧化:

59、 個，d = 40 m，S = mm299107.15106. 2 面積增大 5090 倍，燃燒反應機會大大增加。（二） 噴霧的形成1 油束 燃油噴射 高壓、高速。 一級霧化汽缸中空氣的動力作用將油束撕 裂成片、帶、泡或大顆粒的油滴。 二級霧化空氣動力作用將片、帶、泡或大 顆粒的油滴再粉碎成細小的油滴。 油束中央速度高，但濃度也高，油滴集中，顆粒大。邊上油滴松散，顆粒小。但也有說法正好相反，中央油滴速度高，顆粒小，邊上顆粒大。2 著火條件 濃度、溫度為著火的必要條件 中間油粒大, 濃度偏高。外側(cè)混合氣形成快，物理準備快，但初期溫度不高，化學準備沒有跟上。等溫度適合于著火了，油粒又過分發(fā)散，也不

60、會著火。要控制好濃度與溫度的進40程，使之正好配合，方可著火。（三） 噴霧特性1 油束射程 L并不一定越大越好，這要根據(jù)混合氣形成的機理與燃燒室形狀具體分析。L 燃料噴到壁面上多 空間混合氣太稀。L 燃料集中 混合氣分布不均勻，空氣利用。2 噴霧錐角反映油束的緊密程度?？资絿娮?油束松散，粒細。軸針式噴嘴 油束緊密，粒粗。3 霧化質(zhì)量（霧化特性）細微度 油滴平均直徑 細：霧化好均勻度 油滴最大直徑 - 油滴平均直徑勻：霧化好粒細均勻度好，粒粗均勻度差。（四） 噴油規(guī)律單位時間（或曲軸轉(zhuǎn)角）的噴油量隨時間（或曲軸轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律。噴油規(guī)律影響放熱規(guī)律，放熱規(guī)律影響動力性、經(jīng)濟性和排放。1 噴油延