第五章柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒2

1、第五章第五章 柴油機(jī)混合氣形成和燃燒柴油機(jī)混合氣形成和燃燒基本思路基本思路 探討優(yōu)化的途徑探討優(yōu)化的途徑 混合氣形成與燃燒混合氣形成與燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化室結(jié)構(gòu)優(yōu)化 燃油噴射燃油噴射過(guò)程優(yōu)化過(guò)程優(yōu)化 實(shí)例：結(jié)合柴油機(jī)的直噴式高壓共軌技術(shù)實(shí)例：結(jié)合柴油機(jī)的直噴式高壓共軌技術(shù) 燃油的噴射與霧化要素燃油的噴射與霧化要素 燃燒各階段對(duì)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及噪聲的影響燃燒各階段對(duì)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及噪聲的影響揭示柴油機(jī)的燃燒與放熱過(guò)程揭示柴油機(jī)的燃燒與放熱過(guò)程 柴油機(jī)正常工作燃燒的必要條件柴油機(jī)正常工作燃燒的必要條件 (油油 ) (氣氣) (室室) 的完美優(yōu)化組合的完美優(yōu)化組合 第一節(jié)第一節(jié) 燃油的噴射

2、與霧化燃油的噴射與霧化 一、噴射系統(tǒng)一、噴射系統(tǒng) 1、對(duì)噴油系統(tǒng)的要求、對(duì)噴油系統(tǒng)的要求 a.足夠高的噴油壓力足夠高的噴油壓力b.實(shí)現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律，以保證合理的實(shí)現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律，以保證合理的燃燒放熱規(guī)律和良好的綜合性能燃燒放熱規(guī)律和良好的綜合性能c.保證各種工況下精確供給燃油量及各保證各種工況下精確供給燃油量及各缸工作均勻性缸工作均勻性d.避免異常噴射現(xiàn)象避免異常噴射現(xiàn)象 2、噴油系統(tǒng)工作原理、噴油系統(tǒng)工作原理 （略）（略） （泵管嘴）（泵管嘴）二、噴射與霧化二、噴射與霧化 注意：噴射與霧化是柴油機(jī)良好工作的前提注意：噴射與霧化是柴油機(jī)良好工作的前提 究竟如何評(píng)價(jià)？究竟如何評(píng)價(jià)？通常用

3、通常用噴油特性和噴霧質(zhì)量噴油特性和噴霧質(zhì)量來(lái)評(píng)價(jià)噴油質(zhì)量。來(lái)評(píng)價(jià)噴油質(zhì)量。1、噴射過(guò)程、噴射過(guò)程 噴射過(guò)程是指從噴油泵開(kāi)始供油直至噴油器停止噴油噴射過(guò)程是指從噴油泵開(kāi)始供油直至噴油器停止噴油的過(guò)程（全負(fù)荷工況下約占曲周轉(zhuǎn)角的的過(guò)程（全負(fù)荷工況下約占曲周轉(zhuǎn)角的15 40）。 噴油特性噴油特性:是指噴油開(kāi)始時(shí)間、噴油持續(xù)期、噴油速率變化和噴是指噴油開(kāi)始時(shí)間、噴油持續(xù)期、噴油速率變化和噴油壓力。油壓力。噴霧質(zhì)量噴霧質(zhì)量：是指油束貫穿距離、噴霧錐角和噴霧粒徑。：是指油束貫穿距離、噴霧錐角和噴霧粒徑。開(kāi)始供油開(kāi)始噴油？開(kāi)始供油開(kāi)始噴油？ 對(duì)于對(duì)于n轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分的發(fā)動(dòng)機(jī)，噴油有多快？分的發(fā)動(dòng)機(jī)，噴油有多快？

4、1560/（n360） 若高速轎車(chē)柴油機(jī)，若高速轎車(chē)柴油機(jī)，n=4000rpm ,則噴油時(shí)間則噴油時(shí)間0.000625 s ! 對(duì)于傳統(tǒng)的柴油機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的，所以，對(duì)電控高速電磁閥的速度對(duì)于傳統(tǒng)的柴油機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的，所以，對(duì)電控高速電磁閥的速度越來(lái)越高！越來(lái)越高！壓力波：壓力波：12001300m/s 供油提前角供油提前角 噴油提前角噴油提前角 是否噴油泵產(chǎn)生壓力噴油器即是否噴油泵產(chǎn)生壓力噴油器即即開(kāi)始噴油？即開(kāi)始噴油？開(kāi)始噴油開(kāi)始噴油 單位曲軸轉(zhuǎn)角由噴油泵供單位曲軸轉(zhuǎn)角由噴油泵供入油管的燃油量入油管的燃油量取決于柱塞直徑和凸輪幾取決于柱塞直徑和凸輪幾何尺寸何尺寸單位凸輪軸轉(zhuǎn)角由噴油器單位凸輪軸轉(zhuǎn)

5、角由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量噴入燃燒室內(nèi)的燃油量主要取決于噴油器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要取決于噴油器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 810比較發(fā)現(xiàn)：比較發(fā)現(xiàn)：1、噴油比供油延遲、噴油比供油延遲8102、噴油持續(xù)時(shí)間比供油時(shí)間長(zhǎng)、噴油持續(xù)時(shí)間比供油時(shí)間長(zhǎng)3、最大、最大 噴油速率比供油速率低噴油速率比供油速率低4、形狀畸變、形狀畸變5、循環(huán)噴油量低于循環(huán)供油量、循環(huán)噴油量低于循環(huán)供油量 原因：原因：1、燃油的可壓縮性、燃油的可壓縮性2、壓力波傳播滯后、壓力波傳播滯后3、壓力波動(dòng)、壓力波動(dòng)4、高壓容積變化、高壓容積變化2、供油規(guī)律與噴油規(guī)律、供油規(guī)律與噴油規(guī)律 為什么要共軌為什么要共軌 ？轎車(chē)柴油機(jī)的噴油壓力脈圖請(qǐng)參閱轎車(chē)柴油

6、機(jī)的噴油壓力脈圖請(qǐng)參閱P217 共軌管的容積能共軌管的容積能減弱高壓油泵減弱高壓油泵的供油壓力波動(dòng)和每個(gè)噴油的供油壓力波動(dòng)和每個(gè)噴油器由噴油過(guò)程引起的壓力震器由噴油過(guò)程引起的壓力震蕩蕩，但其容積不能太大，以保證，但其容積不能太大，以保證油軌有足夠的壓力響應(yīng)速度，足油軌有足夠的壓力響應(yīng)速度，足以快速適應(yīng)柴油機(jī)工況的變化要以快速適應(yīng)柴油機(jī)工況的變化要求求.要根據(jù)具體的柴油機(jī)精確設(shè)計(jì)要根據(jù)具體的柴油機(jī)精確設(shè)計(jì)適合的容積和形狀的高壓共軌管適合的容積和形狀的高壓共軌管產(chǎn)生高壓（可調(diào)壓）產(chǎn)生高壓（可調(diào)壓） 蓄壓蓄壓 電控噴油器電控噴油器 實(shí)現(xiàn)高度靈活性的燃油噴射實(shí)現(xiàn)高度靈活性的燃油噴射 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，曲

7、軸旋轉(zhuǎn)越快，在相同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，曲軸旋轉(zhuǎn)越快，在相同的噴油周期所占的曲軸轉(zhuǎn)角下，噴油時(shí)間越短，為噴油周期所占的曲軸轉(zhuǎn)角下，噴油時(shí)間越短，為滿足大負(fù)荷，又必須噴入更多的燃油，因此，就滿足大負(fù)荷，又必須噴入更多的燃油，因此，就需要高壓供油泵提供更高的噴油壓力需要高壓供油泵提供更高的噴油壓力 ，所以，在，所以，在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)共軌高壓油泵應(yīng)該工作在高壓高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)共軌高壓油泵應(yīng)該工作在高壓的脈譜圖區(qū)域中。的脈譜圖區(qū)域中。3、噴霧特性、噴霧特性 與霧化質(zhì)量與霧化質(zhì)量 霧化：燃油噴入燃燒室后被粉碎分散為細(xì)小油滴的過(guò)程。霧化：燃油噴入燃燒室后被粉碎分散為細(xì)小油滴的過(guò)程。20200MPa10040

8、0m/s霧化的作用：霧化的作用：增加與周?chē)諝饨佑|的蒸發(fā)面積增加與周?chē)諝饨佑|的蒸發(fā)面積 加速?gòu)目諝庵形鼰徇^(guò)程和油滴的汽化過(guò)程加速?gòu)目諝庵形鼰徇^(guò)程和油滴的汽化過(guò)程有利于混合氣的形成有利于混合氣的形成 射程（貫穿距離）射程（貫穿距離） 噴霧錐角噴霧錐角 250m油滴越細(xì)小油滴越細(xì)小已霧化已霧化 最大寬度最大寬度 霧化質(zhì)量的評(píng)價(jià)霧化質(zhì)量的評(píng)價(jià):油束中油滴的細(xì)度和均油束中油滴的細(xì)度和均勻度，常用指標(biāo)有勻度，常用指標(biāo)有平均粒徑、索特粒徑（平均粒徑、索特粒徑（m）和粒徑分布（略）和粒徑分布（略）。影響油粒直徑的因素：影響油粒直徑的因素：減小噴孔直徑：減小噴孔直徑：增大噴油壓力：增大噴油壓力：增大空氣密度

9、：增大空氣密度：減小燃油粘度、表面張力：減小燃油粘度、表面張力：噴孔直徑減小趨勢(shì)噴孔直徑減小趨勢(shì)壓力增大的趨勢(shì)壓力增大的趨勢(shì)增壓增壓粘度??？粘度??？電控柴油機(jī)中有燃油溫度傳感器，就是為了修正電控柴油機(jī)中有燃油溫度傳感器，就是為了修正油溫變化引起的噴油特性的變化！油溫變化引起的噴油特性的變化！噴油壓力、噴射背壓和噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響噴油壓力、噴射背壓和噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響 35MPa 28MPa22MPa1MPa0.5MPa0.1MPa噴油壓力噴油壓力噴射背壓噴射背壓噴孔直徑噴孔直徑0.8mm0.57mm0.4mm各種異常噴射簡(jiǎn)介各種異常噴射簡(jiǎn)介 多出現(xiàn)在大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速多出現(xiàn)在大負(fù)荷、高

10、轉(zhuǎn)速 多出現(xiàn)在怠速工況多出現(xiàn)在怠速工況 在某些工況（特別是低怠速工況）下，當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配不當(dāng)時(shí)，循環(huán)供油量在某些工況（特別是低怠速工況）下，當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配不當(dāng)時(shí)，循環(huán)供油量不斷變動(dòng)，各循環(huán)噴油規(guī)律也有差異，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為不斷變動(dòng)，各循環(huán)噴油規(guī)律也有差異，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為不穩(wěn)定或不規(guī)則噴射不穩(wěn)定或不規(guī)則噴射。對(duì)于不穩(wěn)定噴射，測(cè)量針閥升程和噴油規(guī)律即可加以判定，如針閥開(kāi)啟不足，針對(duì)于不穩(wěn)定噴射，測(cè)量針閥升程和噴油規(guī)律即可加以判定，如針閥開(kāi)啟不足，針閥的跳動(dòng)無(wú)一定的規(guī)律，造成每循環(huán)噴油量的變動(dòng)，即所謂閥的跳動(dòng)無(wú)一定的規(guī)律，造成每循環(huán)噴油量的變動(dòng)，即所謂不齊噴射不齊噴射，更為嚴(yán)，更為嚴(yán)重的是有的循環(huán)針閥

11、不能開(kāi)啟，產(chǎn)生重的是有的循環(huán)針閥不能開(kāi)啟，產(chǎn)生隔次噴射隔次噴射現(xiàn)象。造成這些現(xiàn)象的原因是高現(xiàn)象。造成這些現(xiàn)象的原因是高速、大負(fù)荷時(shí)，為提高噴油速率而采用高噴射壓力，速、大負(fù)荷時(shí)，為提高噴油速率而采用高噴射壓力，為防止二次噴射又采用了較為防止二次噴射又采用了較大的出油閥減壓容積；但在低怠速工況時(shí)，循環(huán)供油量少，柱塞有效供油行程小，大的出油閥減壓容積；但在低怠速工況時(shí)，循環(huán)供油量少，柱塞有效供油行程小，漏油增多，油壓低，加之在高壓油路中減壓過(guò)度，造成高壓油路系統(tǒng)殘壓降低并漏油增多，油壓低，加之在高壓油路中減壓過(guò)度，造成高壓油路系統(tǒng)殘壓降低并產(chǎn)生產(chǎn)生周期性的波動(dòng)周期性的波動(dòng)，從而使循環(huán)噴油量也相應(yīng)產(chǎn)

12、生變化，從而使循環(huán)噴油量也相應(yīng)產(chǎn)生變化。主要原因：壓主要原因：壓力波動(dòng)力波動(dòng)正常噴射正常噴射 高壓油管壓力波動(dòng)高壓油管壓力波動(dòng) 二次噴射二次噴射 噴嘴本身的參數(shù)噴嘴本身的參數(shù) 異常噴射的原因異常噴射的原因 燃油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)：高壓燃油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)：高壓 油管的長(zhǎng)度油管的長(zhǎng)度 高壓容積的大小高壓容積的大小 出油閥的結(jié)構(gòu)出油閥的結(jié)構(gòu) 減壓容積等減壓容積等高壓油管壓力波動(dòng)高壓油管壓力波動(dòng) 機(jī)械式柴油噴射系統(tǒng)與電控柴油噴射系統(tǒng)的比較機(jī)械式柴油噴射系統(tǒng)與電控柴油噴射系統(tǒng)的比較 初步認(rèn)識(shí)共軌初步認(rèn)識(shí)共軌 電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)是電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)是:噴油定時(shí)與噴油量的控制噴油

13、定時(shí)與噴油量的控制相互獨(dú)立，噴油壓力和噴油持續(xù)期不受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的影響；相互獨(dú)立，噴油壓力和噴油持續(xù)期不受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的影響；各缸的噴油壓力、噴油量和噴油始點(diǎn)可自由調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油各缸的噴油壓力、噴油量和噴油始點(diǎn)可自由調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油正時(shí)、噴油量和噴油速率的最優(yōu)控正時(shí)、噴油量和噴油速率的最優(yōu)控 制；噴射壓力很高且噴射可靠，制；噴射壓力很高且噴射可靠，能實(shí)現(xiàn)多種噴油規(guī)律等能實(shí)現(xiàn)多種噴油規(guī)律等。這些特點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)。這些特點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)高效、清潔、低噪高效、清潔、低噪聲的燃燒過(guò)程起到了顯著的作用聲的燃燒過(guò)程起到了顯著的作用。 電控共軌燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是電控共軌燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是

14、噴油壓力柔性可調(diào)，在不同負(fù)噴油壓力柔性可調(diào)，在不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下都可確定所需的最佳噴油壓力。同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴油荷和轉(zhuǎn)速下都可確定所需的最佳噴油壓力。同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴油正時(shí)、噴油量和噴油速率的最優(yōu)控制，因而改善了柴油機(jī)的燃燒過(guò)正時(shí)、噴油量和噴油速率的最優(yōu)控制，因而改善了柴油機(jī)的燃燒過(guò)程，減少了排氣顆粒和程，減少了排氣顆粒和NOX的排放，降低了燃燒噪聲。另外它對(duì)燃的排放，降低了燃燒噪聲。另外它對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的改善也是十分明顯的油經(jīng)濟(jì)性的改善也是十分明顯的。目前電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)。目前電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是的發(fā)展趨勢(shì)是更高更高 的噴射壓力的噴射壓力(200 MPa ) 、更小的噴

15、孔直徑、更小的噴孔直徑（0.110.13 mm）更短的響應(yīng)時(shí)間（）更短的響應(yīng)時(shí)間（0.1 ms）。更低的功率消耗）。更低的功率消耗(采用壓電晶體噴油器采用壓電晶體噴油器)和功能更完善的軟件。和功能更完善的軟件。 電子控制高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的不足之處在于電子控制高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的不足之處在于系統(tǒng)比較復(fù)雜系統(tǒng)比較復(fù)雜:為了實(shí)現(xiàn)精為了實(shí)現(xiàn)精確的控制，對(duì)傳感器的精度要求較高；隨著共軌壓力的不斷提高，對(duì)共軌系統(tǒng)各確的控制，對(duì)傳感器的精度要求較高；隨著共軌壓力的不斷提高，對(duì)共軌系統(tǒng)各部件的性能要求也越來(lái)越苛刻。另外，采用電控共軌燃油噴射系統(tǒng)后，需對(duì)發(fā)動(dòng)部件的性能要求也越來(lái)越苛刻。另外，采用電控共軌燃

16、油噴射系統(tǒng)后，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，尤其是對(duì)缸蓋的設(shè)計(jì)。以上這些決定了電控共軌燃油噴機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，尤其是對(duì)缸蓋的設(shè)計(jì)。以上這些決定了電控共軌燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用成本相對(duì)較高。射系統(tǒng)的應(yīng)用成本相對(duì)較高。一、燃燒過(guò)程一、燃燒過(guò)程 柴油機(jī)燃燒過(guò)程非常復(fù)雜，為了柴油機(jī)燃燒過(guò)程非常復(fù)雜，為了便于分析和揭示燃燒過(guò)程的規(guī)律，便于分析和揭示燃燒過(guò)程的規(guī)律，通常將這一連續(xù)的燃燒過(guò)程分為四通常將這一連續(xù)的燃燒過(guò)程分為四個(gè)階段，即個(gè)階段，即著火延遲期（又稱(chēng)為滯著火延遲期（又稱(chēng)為滯燃期）、速燃期、緩燃期和補(bǔ)燃期燃期）、速燃期、緩燃期和補(bǔ)燃期. .第二節(jié)第二節(jié) 燃燒與放熱燃燒與放熱 分析燃燒過(guò)程的方法：高

17、速攝影、光譜分析、采樣分析等，但分析燃燒過(guò)程的方法：高速攝影、光譜分析、采樣分析等，但最常最常用最簡(jiǎn)便是用示功圖用最簡(jiǎn)便是用示功圖 為實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的優(yōu)為實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的優(yōu)化，我們必須研究柴油機(jī)的燃化，我們必須研究柴油機(jī)的燃燒與放熱過(guò)程。燒與放熱過(guò)程。（一）著火延遲期（一）著火延遲期（滯（滯燃期）燃期） 從柴油開(kāi)始噴入氣缸起到著火開(kāi)從柴油開(kāi)始噴入氣缸起到著火開(kāi)始為止的這一段時(shí)期稱(chēng)為始為止的這一段時(shí)期稱(chēng)為著火延遲著火延遲期期。在做什么在做什么 柴油開(kāi)始噴入柴油開(kāi)始噴入著火著火示功圖示功圖 燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行著燃燒室內(nèi)的混合氣進(jìn)行著物理和物理和化學(xué)準(zhǔn)備過(guò)程化學(xué)準(zhǔn)備過(guò)程。物理準(zhǔn)備過(guò)程：

18、物理準(zhǔn)備過(guò)程：燃油的粉碎分散、燃油的粉碎分散、蒸發(fā)汽化和混合；蒸發(fā)汽化和混合； 化學(xué)準(zhǔn)備過(guò)程：化學(xué)準(zhǔn)備過(guò)程：混合氣的先期化學(xué)混合氣的先期化學(xué)反應(yīng)直至開(kāi)始自燃（低溫多階段反應(yīng)直至開(kāi)始自燃（低溫多階段著火：著火：淡青色、藍(lán)色到橘黃色淡青色、藍(lán)色到橘黃色）。）。特點(diǎn)：壓力沒(méi)有偏離壓縮線。特點(diǎn)：壓力沒(méi)有偏離壓縮線。溫度溫度壓力壓力 參閱教材參閱教材p86,噴油開(kāi)始與噴油開(kāi)始與結(jié)束時(shí)刻，燃燒持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)刻，燃燒持續(xù)時(shí)間600著火延遲期（滯燃期）對(duì)燃燒過(guò)程（性能）的影響著火延遲期（滯燃期）對(duì)燃燒過(guò)程（性能）的影響 在滯燃期內(nèi)噴入燃燒室的燃料就多，在著火前形成可燃在滯燃期內(nèi)噴入燃燒室的燃料就多，在著火前形

19、成可燃混合氣也多，混合氣也多，這些預(yù)混合燃料在下一階段（速這些預(yù)混合燃料在下一階段（速燃期）中幾乎同時(shí)燃燒燃期）中幾乎同時(shí)燃燒，使壓力升高率和最高燃燒，使壓力升高率和最高燃燒壓力很高，運(yùn)動(dòng)零件受到強(qiáng)烈沖擊負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴，壓力很高，運(yùn)動(dòng)零件受到強(qiáng)烈沖擊負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。 如果滯燃期過(guò)長(zhǎng)，如果滯燃期過(guò)長(zhǎng)，在滯燃期內(nèi)已噴入全部燃料在滯燃期內(nèi)已噴入全部燃料，則，則隨后的燃燒就難以控制，柴油機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)有可能產(chǎn)生這隨后的燃燒就難以控制，柴油機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)有可能產(chǎn)生這種情況。種情況。 為了能控制燃燒過(guò)程，為了能控制燃燒過(guò)程，降低柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷并使降低柴

20、油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷并使之運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)設(shè)法縮短滯燃期之運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)設(shè)法縮短滯燃期。 但是，若滯燃期過(guò)短，又對(duì)混合氣形成不利，反過(guò)來(lái)使但是，若滯燃期過(guò)短，又對(duì)混合氣形成不利，反過(guò)來(lái)使柴油機(jī)性能惡化。柴油機(jī)性能惡化。滯燃期長(zhǎng)了會(huì)怎樣滯燃期長(zhǎng)了會(huì)怎樣 ？ 研究表明，影響著火延遲期長(zhǎng)短的主要研究表明，影響著火延遲期長(zhǎng)短的主要因素是：因素是： a/a/噴油時(shí)缸內(nèi)的噴油時(shí)缸內(nèi)的溫度和壓力越高溫度和壓力越高，則著火，則著火延遲期越短。延遲期越短。（符合燃燒學(xué)說(shuō)）（符合燃燒學(xué)說(shuō)） b/b/柴油的柴油的自燃性較好自燃性較好（十六值較高），著火（十六值較高），著火延遲期較短。延遲期較短。（燃料特性）（燃料特性） c/c

21、/燃燒室的燃燒室的形狀和壁溫形狀和壁溫等：等：直噴式渦流弱，滯直噴式渦流弱，滯燃期內(nèi)形成的混合氣較多燃期內(nèi)形成的混合氣較多（混合氣形成及著火燃燒條件）（混合氣形成及著火燃燒條件）。 d/d/噴油提前角噴油提前角：噴油早，溫度壓力低，滯燃期長(zhǎng)；噴油早，溫度壓力低，滯燃期長(zhǎng)；過(guò)遲，可能活塞已開(kāi)始下行，使空氣溫度壓力降低，過(guò)遲，可能活塞已開(kāi)始下行，使空氣溫度壓力降低，滯燃期增加。滯燃期增加。（應(yīng)與工況對(duì)應(yīng)的最佳噴油提前角）（應(yīng)與工況對(duì)應(yīng)的最佳噴油提前角） 特點(diǎn)：壓力急劇上升，特點(diǎn)：壓力急劇上升，壓壓 力達(dá)到最高力達(dá)到最高（有可能（有可能達(dá)到達(dá)到13MPa以上）以上）著火著火最高壓力最高壓力在做什么？

22、在做什么？ 在靠近活塞上止點(diǎn)時(shí)，在靠近活塞上止點(diǎn)時(shí)，在滯燃期內(nèi)做好燃前準(zhǔn)在滯燃期內(nèi)做好燃前準(zhǔn)備的可燃混合氣備的可燃混合氣多點(diǎn)大多點(diǎn)大面積同時(shí)著火燃燒面積同時(shí)著火燃燒。 速燃期速燃期:從開(kāi)始著火（即壓力偏從開(kāi)始著火（即壓力偏離壓縮線）到出現(xiàn)最高壓力離壓縮線）到出現(xiàn)最高壓力.4.514MPa 一般用一般用壓力升高率壓力升高率pMPa()曲軸曲軸表示壓力急劇上升的程度。表示壓力急劇上升的程度。式中：式中：p速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)的氣速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)的氣 體壓力差（體壓力差（MPa）; 速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)于上速燃期始點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)于上 止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角差（止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角差（CA ）。）。 pp 特點(diǎn)：特點(diǎn)：

23、（1）壓力升高率很高，接近等容燃燒，工作粗暴。）壓力升高率很高，接近等容燃燒，工作粗暴。 （2）達(dá)到最高壓力（）達(dá)到最高壓力（4.514MPa）。）。 （3）繼續(xù)噴油。）繼續(xù)噴油。 從理論循環(huán)角度看從理論循環(huán)角度看(p2），），pt 。因此，。因此， 壓力升高壓力升高率大，燃燒迅速，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)較好。率大，燃燒迅速，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)較好。 但壓力升高率過(guò)大，則但壓力升高率過(guò)大，則柴油機(jī)工作粗暴，燃燒噪音大，且柴油機(jī)工作粗暴，燃燒噪音大，且NOX ；同時(shí)；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，影響其工作可靠性和使用運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，影響其工作可靠性和使用壽命壽命； 壓力升

24、高率應(yīng)限制在一定的范圍之內(nèi)，柴油機(jī)的壓力壓力升高率應(yīng)限制在一定的范圍之內(nèi)，柴油機(jī)的壓力升高率一般應(yīng)不大于升高率一般應(yīng)不大于0.40.5 MPa()曲軸。與汽油機(jī)相曲軸。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的比，柴油機(jī)的壓力升高率較大。壓力升高率較大?？刂茐毫ι呗实拇胧嚎刂茐毫ι呗实拇胧?減小在著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混減小在著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混合氣的量合氣的量 縮短著火延遲期的時(shí)間縮短著火延遲期的時(shí)間 減少著火延遲期內(nèi)噴入減少著火延遲期內(nèi)噴入 減少燃燒初期可能形成可燃混合氣減少燃燒初期可能形成可燃混合氣的燃油的燃油P214 預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射）預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射） pilot pre三角形三角形 靴

25、形靴形 預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射）預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射） pilot pre靴形靴形boot 近后噴射近后噴射 具有高度靈活性的燃油噴射具有高度靈活性的燃油噴射 在主噴射之前在主噴射之前618（CA）12.5 微小油量。微小油量。3mm遠(yuǎn)后噴遠(yuǎn)后噴 post 后噴后噴 after p215為什么要預(yù)噴？為什么要預(yù)噴？（先導(dǎo)噴射）（先導(dǎo)噴射） pilot b/預(yù)噴射的少量燃預(yù)噴射的少量燃油先形成混合氣，油先形成混合氣，在在高溫高壓下形成高溫高壓下形成初期燃燒初期燃燒，使使隨后的主燃燒期隨后的主燃燒期的滯燃期縮短的滯燃期縮短，避免了速燃期急劇的避免了速燃期急劇的壓力和溫度上升，從壓力和溫度上升，從而能而能有效

26、降低噪聲有效降低噪聲與與NOX的排放的排放。 a/預(yù)噴出的少量預(yù)噴出的少量燃油可提高缸內(nèi)局燃油可提高缸內(nèi)局部湍流，使燃油與部湍流，使燃油與空氣更好混合；空氣更好混合；無(wú)預(yù)噴射無(wú)預(yù)噴射 有預(yù)噴射有預(yù)噴射 滯燃期縮短滯燃期縮短滯燃期過(guò)長(zhǎng)滯燃期過(guò)長(zhǎng)壓力升高比降低壓力升高比降低最高壓力降低最高壓力降低很高的很高的 （三）（三） 緩燃期緩燃期 緩燃期為圖中的緩燃期為圖中的CDCD段，即從最大段，即從最大壓力點(diǎn)至最高溫度點(diǎn)。壓力點(diǎn)至最高溫度點(diǎn)。 最大壓力點(diǎn)最大壓力點(diǎn)最高溫度點(diǎn)最高溫度點(diǎn)要求：緩燃期不宜過(guò)長(zhǎng)要求：緩燃期不宜過(guò)長(zhǎng) ，否則，否則會(huì)使放熱過(guò)程加長(zhǎng)（相當(dāng)于理會(huì)使放熱過(guò)程加長(zhǎng)（相當(dāng)于理想混合加熱循環(huán)的

27、初始膨脹比想混合加熱循環(huán)的初始膨脹比0增大增大P2），循環(huán)效率下降。），循環(huán)效率下降。 所以，所以，應(yīng)該越快越好應(yīng)該越快越好(主噴射階段時(shí)間不能太長(zhǎng)，主噴射階段時(shí)間不能太長(zhǎng)，且應(yīng)該斷油迅速），且應(yīng)該斷油迅速），同時(shí)同時(shí)需加快混合氣形成速率。需加快混合氣形成速率。在做什么？在做什么？ 當(dāng)緩燃期開(kāi)始時(shí)，雖然氣缸當(dāng)緩燃期開(kāi)始時(shí)，雖然氣缸內(nèi)已形成燃燒產(chǎn)物，但仍有大內(nèi)已形成燃燒產(chǎn)物，但仍有大量混合氣正在燃燒。量混合氣正在燃燒。2000（1）噴油過(guò)程基本結(jié)束，燃燒速率）噴油過(guò)程基本結(jié)束，燃燒速率下降（氧氣、柴油濃度減小，廢氣下降（氧氣、柴油濃度減小，廢氣增多）。增多）。 （2）壓力開(kāi)始下降（氣缸容積不）壓

28、力開(kāi)始下降（氣缸容積不斷增大），溫度達(dá)到最高。最高溫?cái)嘣龃螅?，溫度達(dá)到最高。最高溫度可達(dá)度可達(dá)2000K左右，一般在上止點(diǎn)左右，一般在上止點(diǎn)后后2035曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射）預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射） pilot 靴形靴形boot 近后噴射近后噴射after 具有高度靈活性的燃油噴射具有高度靈活性的燃油噴射 遠(yuǎn)后噴射遠(yuǎn)后噴射 post為什么要近后噴？為什么要近后噴？ 近后噴射近后噴射的燃油實(shí)際上是對(duì)正在進(jìn)行的燃燒起到一種擾動(dòng)作用的燃油實(shí)際上是對(duì)正在進(jìn)行的燃燒起到一種擾動(dòng)作用(增強(qiáng)混合，尤其對(duì)渦流較弱的直噴式柴油機(jī)），促進(jìn)燃燒后期的增強(qiáng)混合，尤其對(duì)渦流較弱的直噴式柴油機(jī)），促

29、進(jìn)燃燒后期的混合氣形成及燃燒加速，因而燃燒壓力提高，燃燒持續(xù)期縮短，使混合氣形成及燃燒加速，因而燃燒壓力提高，燃燒持續(xù)期縮短，使碳煙排放降低，同時(shí)還可以改善冷起動(dòng)特性。（實(shí)際上，近后噴的碳煙排放降低，同時(shí)還可以改善冷起動(dòng)特性。（實(shí)際上，近后噴的影響持續(xù)到補(bǔ)燃期）影響持續(xù)到補(bǔ)燃期）后噴后噴 主噴射之后主噴射之后26（CA）近后噴射近后噴射的燃油實(shí)際上是對(duì)正在進(jìn)行的燃燒起到一種擾動(dòng)作用的燃油實(shí)際上是對(duì)正在進(jìn)行的燃燒起到一種擾動(dòng)作用(增強(qiáng)混合），促進(jìn)燃燒后期的混合氣形成及燃燒加速，因而增強(qiáng)混合），促進(jìn)燃燒后期的混合氣形成及燃燒加速，因而燃燒燃燒壓力提高，燃燒持續(xù)期縮短壓力提高，燃燒持續(xù)期縮短，使碳煙

30、排放降低，同時(shí)還可以改，使碳煙排放降低，同時(shí)還可以改善冷起動(dòng)特性。（實(shí)際上，近后噴的影響持續(xù)到補(bǔ)燃期）善冷起動(dòng)特性。（實(shí)際上，近后噴的影響持續(xù)到補(bǔ)燃期）P216 燃燒持續(xù)期縮短燃燒持續(xù)期縮短（四）（四） 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 從最高溫度點(diǎn)起到燃從最高溫度點(diǎn)起到燃油基本燒完時(shí)為止稱(chēng)為油基本燒完時(shí)為止稱(chēng)為補(bǔ)燃期。補(bǔ)燃期的終點(diǎn)補(bǔ)燃期。補(bǔ)燃期的終點(diǎn)很難準(zhǔn)確地確定，一般很難準(zhǔn)確地確定，一般當(dāng)放熱量達(dá)到循環(huán)總放當(dāng)放熱量達(dá)到循環(huán)總放熱量的熱量的9599時(shí)，時(shí)，可認(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束?？烧J(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束。最高溫度點(diǎn)最高溫度點(diǎn)燃油基本燒完燃油基本燒完在做什么？在做什么？ 由于燃燒時(shí)間短促，混合由于燃燒時(shí)間短促，混合氣又不均勻，

31、總有少量燃?xì)庥植痪鶆颍傆猩倭咳加屯涎拥脚蛎涍^(guò)程中繼續(xù)油拖延到膨脹過(guò)程中繼續(xù)燃燒，燃燒， 補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱(chēng)為補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱(chēng)為后燃后燃，由于燃燒時(shí)間短，由于燃燒時(shí)間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過(guò)程中促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過(guò)程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷工況下，因過(guò)量空氣系數(shù)繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷工況下，因過(guò)量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為小，混合氣形成和燃燒的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。嚴(yán)重。 在補(bǔ)燃期中，由于活塞下行了相當(dāng)?shù)木嚯x，氣缸內(nèi)容在補(bǔ)燃期中，由于活塞下行了相當(dāng)?shù)木嚯x，氣缸內(nèi)容積增大很多，缸內(nèi)

32、壓力和溫度迅速下降，故燃燒速度很慢，積增大很多，缸內(nèi)壓力和溫度迅速下降，故燃燒速度很慢，所放出的熱量很難有效利用，還使排氣溫度升高，導(dǎo)致散所放出的熱量很難有效利用，還使排氣溫度升高，導(dǎo)致散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。此外，后燃還增加熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。此外，后燃還增加了有關(guān)零件的熱負(fù)荷。因此，了有關(guān)零件的熱負(fù)荷。因此，應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。 措施：措施：加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)，可以加速后燃期的混合氣加強(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，而且會(huì)使碳煙成分加速氧化。形成和燃燒速度，而且會(huì)使碳煙成分加速

33、氧化。基于這一原理，共軌柴油機(jī)采用的基于這一原理，共軌柴油機(jī)采用的近后噴射近后噴射的影響持續(xù)到補(bǔ)燃期。的影響持續(xù)到補(bǔ)燃期。預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射）預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射） pilot 靴形靴形boot 近后噴射近后噴射after具有高度靈活性的燃油噴射具有高度靈活性的燃油噴射 遠(yuǎn)后噴射遠(yuǎn)后噴射post為什么還需要遠(yuǎn)后噴？為什么還需要遠(yuǎn)后噴？ 遠(yuǎn)后噴射：遠(yuǎn)后噴射：在主噴射之后的做功行程或排氣行程進(jìn)行，其范圍在主噴射之后的做功行程或排氣行程進(jìn)行，其范圍在在上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后200內(nèi)內(nèi)，噴入的燃油在氣缸內(nèi)不會(huì)燃燒，而是在廢氣，噴入的燃油在氣缸內(nèi)不會(huì)燃燒，而是在廢氣中剩余熱量的作用下蒸發(fā)，帶入中剩余熱量的作用下蒸發(fā)

34、，帶入DOC （ Diesel oxidation catalyst ）催化器充當(dāng)還原劑催化器充當(dāng)還原劑，使，使DOC 有效工作，降低有效工作，降低NOX/CO/HC/和碳煙。和碳煙。后噴后噴 根據(jù)實(shí)測(cè)示功圖進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到的放熱規(guī)律根據(jù)實(shí)測(cè)示功圖進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到的放熱規(guī)律 二、燃燒放熱規(guī)律二、燃燒放熱規(guī)律 1、燃燒放熱規(guī)律的定義、燃燒放熱規(guī)律的定義為什么研究放熱為什么研究放熱規(guī)律規(guī)律 ？ 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，數(shù)確定后，氣缸壓氣缸壓力變化特性主要力變化特性主要由燃燒規(guī)律所決由燃燒規(guī)律所決定！定！。（數(shù)模推導(dǎo)過(guò)（數(shù)模推導(dǎo)過(guò)程略，可參考程略，可參考p88數(shù)模）數(shù)模）注意：放熱是否

35、從噴油器針閥升起時(shí)候開(kāi)始注意：放熱是否從噴油器針閥升起時(shí)候開(kāi)始的？為什么的？為什么? 燃燒放熱規(guī)律強(qiáng)燃燒放熱規(guī)律強(qiáng)烈影響烈影響平均有效平均有效壓力、油消耗率、壓力、油消耗率、最高燃燒壓力、最高燃燒壓力、燃燒噪聲排放燃燒噪聲排放等等性能指標(biāo)性能指標(biāo)!瞬時(shí)放熱瞬時(shí)放熱率率dq/d累計(jì)放熱率累計(jì)放熱率 2、理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制、理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制(這是我們的目的）這是我們的目的） 從理論分析和試驗(yàn)研究得出從理論分析和試驗(yàn)研究得出結(jié)論結(jié)論：開(kāi)始放熱時(shí)刻、放熱開(kāi)始放熱時(shí)刻、放熱規(guī)律和放熱持續(xù)時(shí)間是燃燒過(guò)程的三個(gè)主要要素規(guī)律和放熱持續(xù)時(shí)間是燃燒過(guò)程的三個(gè)主要要素。 它們對(duì)性能的影響主要表現(xiàn)在

36、：它們對(duì)性能的影響主要表現(xiàn)在：循環(huán)熱效率、壓力升高比循環(huán)熱效率、壓力升高比和最高燃燒壓力等和最高燃燒壓力等方面。方面。 為了減少燃燒噪聲及降低機(jī)械負(fù)荷，希望降低壓力升為了減少燃燒噪聲及降低機(jī)械負(fù)荷，希望降低壓力升高率及最高燃燒壓力；而欲使柴油機(jī)有較高的熱效率，希高率及最高燃燒壓力；而欲使柴油機(jī)有較高的熱效率，希望燃料盡量在上止點(diǎn)附近燃燒。降低望燃料盡量在上止點(diǎn)附近燃燒。降低 ，就意味著，就意味著較多的燃料不在上止點(diǎn)附近燃燒，其結(jié)果使燃燒時(shí)間拉長(zhǎng)，較多的燃料不在上止點(diǎn)附近燃燒，其結(jié)果使燃燒時(shí)間拉長(zhǎng)，柴油機(jī)熱效率下降，燃油消耗率增加。柴油機(jī)熱效率下降，燃油消耗率增加。因而，降低燃燒噪聲因而，降低燃

37、燒噪聲（使柴油機(jī)工作平穩(wěn)）與提高經(jīng)濟(jì)性（使柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）之間往（使柴油機(jī)工作平穩(wěn)）與提高經(jīng)濟(jì)性（使柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）之間往往發(fā)生矛盾。往發(fā)生矛盾。 如何解決這一矛盾，保證柴油機(jī)既平穩(wěn)運(yùn)如何解決這一矛盾，保證柴油機(jī)既平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)又經(jīng)濟(jì)，是組織柴油機(jī)燃燒過(guò)程所要解決轉(zhuǎn)又經(jīng)濟(jì)，是組織柴油機(jī)燃燒過(guò)程所要解決的主要問(wèn)題！的主要問(wèn)題?。?）放熱始點(diǎn)）放熱始點(diǎn)a/調(diào)整噴油提前調(diào)整噴油提前角到最佳位置角到最佳位置轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速高 提前提前負(fù)荷大負(fù)荷大 提前提前手段：手段： (a)自動(dòng)噴油提前器自動(dòng)噴油提前器 (b)電控電控MAP圖圖b/盡量縮短著火盡量縮短著火落后期（與燃燒落后期（與燃燒過(guò)程理論同）過(guò)程理論同） 為了

38、實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射過(guò)程控制的優(yōu)化，存儲(chǔ)在為了實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射過(guò)程控制的優(yōu)化，存儲(chǔ)在ECU中的曲線和圖標(biāo)中的曲線和圖標(biāo)包括一些在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)大量試驗(yàn)總結(jié)出的綜合各方面的目包括一些在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)大量試驗(yàn)總結(jié)出的綜合各方面的目標(biāo)值，如噴油量與噴油正時(shí)隨轉(zhuǎn)速與負(fù)荷變化的三維曲面圖，這種標(biāo)值，如噴油量與噴油正時(shí)隨轉(zhuǎn)速與負(fù)荷變化的三維曲面圖，這種圖形一般稱(chēng)為脈圖（圖形一般稱(chēng)為脈圖（MAP)。（3）放熱規(guī)律的）放熱規(guī)律的曲線形狀曲線形狀（2）放熱持續(xù)期）放熱持續(xù)期 取決于噴油持續(xù)角、取決于噴油持續(xù)角、混合氣形成的快慢及完混合氣形成的快慢及完善程度善程度!a/噴油時(shí)間噴油時(shí)間b/混合氣形成的快慢和混合氣形成的快

39、慢和完善程度完善程度 放熱曲線的形狀決定了前后放熱量的比例，對(duì)噪聲、放熱曲線的形狀決定了前后放熱量的比例，對(duì)噪聲、振動(dòng)和排放都有很大的影響。振動(dòng)和排放都有很大的影響。放熱率圖形放熱率圖形 壓力壓力 放熱持續(xù)期的長(zhǎng)短，放熱持續(xù)期的長(zhǎng)短，一定程度上是理論循環(huán)一定程度上是理論循環(huán)等壓放熱初始膨脹比等壓放熱初始膨脹比 的反映，顯然這是決定的反映，顯然這是決定循環(huán)熱效率的一個(gè)極為循環(huán)熱效率的一個(gè)極為關(guān)鍵的因素。對(duì)有害氣關(guān)鍵的因素。對(duì)有害氣體排放也有重大影響體排放也有重大影響0第三節(jié)第三節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒 一、柴油機(jī)混合氣的形成的特點(diǎn)和方式一、柴油機(jī)混合氣的形成的特點(diǎn)和方

40、式1、混合氣形成特點(diǎn)、混合氣形成特點(diǎn) 柴油機(jī)所用的燃料（柴油）粘度較大，不宜揮發(fā)，必須借助噴油設(shè)柴油機(jī)所用的燃料（柴油）粘度較大，不宜揮發(fā)，必須借助噴油設(shè)備（噴油泵和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了的時(shí)刻，通過(guò)高壓備（噴油泵和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了的時(shí)刻，通過(guò)高壓以細(xì)小的油滴形式（油滴直徑在之間）噴入氣缸，與高溫高壓的熱空氣以細(xì)小的油滴形式（油滴直徑在之間）噴入氣缸，與高溫高壓的熱空氣混合，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備，然后著火燃燒。故柴油機(jī)是采用內(nèi)部混合，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備，然后著火燃燒。故柴油機(jī)是采用內(nèi)部混合的方式形成可燃混合氣。混合的方式形成可燃混合氣。 柴油機(jī)可燃混合氣的形

41、成時(shí)間極為短促，這就給柴油機(jī)中柴油與空氣柴油機(jī)可燃混合氣的形成時(shí)間極為短促，這就給柴油機(jī)中柴油與空氣的良好混合和完全燃燒帶來(lái)很大困難。而且噴油與燃燒重疊，出現(xiàn)的良好混合和完全燃燒帶來(lái)很大困難。而且噴油與燃燒重疊，出現(xiàn)邊燃邊燃燒，邊噴油，邊混合燒，邊噴油，邊混合的情況。因此混合氣形成過(guò)程很復(fù)雜。的情況。因此混合氣形成過(guò)程很復(fù)雜。 柴油機(jī)由于難以實(shí)現(xiàn)噴入氣缸的柴油與空氣的完全均勻混合，因此柴油機(jī)由于難以實(shí)現(xiàn)噴入氣缸的柴油與空氣的完全均勻混合，因此要求空氣對(duì)燃料的比例一般比汽油機(jī)大。過(guò)量空氣系數(shù)通常在標(biāo)準(zhǔn)工況要求空氣對(duì)燃料的比例一般比汽油機(jī)大。過(guò)量空氣系數(shù)通常在標(biāo)準(zhǔn)工況下都大于下都大于1，一般在，一

42、般在1.152.20范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 2、柴油機(jī)可燃混合氣的形成方式、柴油機(jī)可燃混合氣的形成方式 柴油機(jī)混合氣形成方式從原理上來(lái)分，有柴油機(jī)混合氣形成方式從原理上來(lái)分，有空間霧空間霧化混合和油膜蒸發(fā)化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種?；旌蟽煞N。 1空間霧化混合空間霧化混合 將燃油噴向燃燒室空間，形成霧狀，霧狀油滴從高溫空氣中吸將燃油噴向燃燒室空間，形成霧狀，霧狀油滴從高溫空氣中吸熱蒸發(fā)并擴(kuò)散，與空氣形成混合氣。為了使混合均勻，要求噴出的熱蒸發(fā)并擴(kuò)散，與空氣形成混合氣。為了使混合均勻，要求噴出的燃油與燃燒室形狀配合，并利用燃燒室中空氣的運(yùn)動(dòng)與其混合。燃油與燃燒室形狀配合，并利用燃燒室中空氣的運(yùn)動(dòng)與其混合。

43、 2油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 將大部分燃油噴到燃燒室壁面上，形成一層油膜，油膜受熱將大部分燃油噴到燃燒室壁面上，形成一層油膜，油膜受熱汽化蒸發(fā)，汽化蒸發(fā)，在燃燒室中強(qiáng)烈的渦流作用下，在燃燒室中強(qiáng)烈的渦流作用下，燃油蒸氣與空氣形成燃油蒸氣與空氣形成均勻的可燃混合氣均勻的可燃混合氣。這一混合方式中起主要作用的因素是。這一混合方式中起主要作用的因素是燃燒室燃燒室壁面溫度、空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和油膜厚度壁面溫度、空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和油膜厚度。二、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)二、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 渦流渦流擠流擠流滾流滾流湍流湍流 缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)形式有哪些？缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)形式有哪些？ 注意：注意：不管是柴油機(jī)還是汽油機(jī)都需要不管是柴油

44、機(jī)還是汽油機(jī)都需要適當(dāng)?shù)臍饬鬟\(yùn)動(dòng)！適當(dāng)?shù)臍饬鬟\(yùn)動(dòng)！被分別或組合應(yīng)用于不同的燃燒系統(tǒng)被分別或組合應(yīng)用于不同的燃燒系統(tǒng)評(píng)價(jià)渦流強(qiáng)度：渦流比 （1）渦流 指渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比指渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比 =12=24（2）擠流）擠流 在壓縮過(guò)程中，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)在壓縮過(guò)程中，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)產(chǎn)生的擠的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)產(chǎn)生的擠壓渦流。壓渦流。垂直隔板垂直隔板 （三）滾流（三）滾流三菱三菱GDI (4)湍流湍流 在氣缸中形成的無(wú)規(guī)則的小尺寸氣流運(yùn)動(dòng)在氣缸中形成的無(wú)規(guī)則的小尺寸氣流運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為湍流，也稱(chēng)為微渦流。稱(chēng)為湍流，也稱(chēng)為微渦流。微

45、渦流微渦流 總結(jié)：氣流運(yùn)動(dòng)對(duì)加速混合氣形總結(jié)：氣流運(yùn)動(dòng)對(duì)加速混合氣形成和燃燒有著重要的意義，但是氣成和燃燒有著重要的意義，但是氣流運(yùn)動(dòng)總是會(huì)帶來(lái)一定的流動(dòng)損失流運(yùn)動(dòng)總是會(huì)帶來(lái)一定的流動(dòng)損失和泵氣損失等。和泵氣損失等。 所以，對(duì)于柴油機(jī)，向直噴式發(fā)展并強(qiáng)所以，對(duì)于柴油機(jī)，向直噴式發(fā)展并強(qiáng)調(diào)高壓噴射，減低了對(duì)氣流的要求。對(duì)于汽調(diào)高壓噴射，減低了對(duì)氣流的要求。對(duì)于汽油機(jī)，缸內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)是改善燃燒的重要措油機(jī)，缸內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)是改善燃燒的重要措施，稀薄燃燒技術(shù)的重要手段之一就是組織施，稀薄燃燒技術(shù)的重要手段之一就是組織好缸內(nèi)的氣流。（如本田的好缸內(nèi)的氣流。（如本田的iVTEC就是兩就是兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)升程的不

46、同產(chǎn)生渦流、三菱個(gè)進(jìn)氣門(mén)升程的不同產(chǎn)生渦流、三菱GDI的的進(jìn)氣道滾流等等）進(jìn)氣道滾流等等）直噴式直噴式（統(tǒng)一式燃燒室）（統(tǒng)一式燃燒室）非直噴式非直噴式（分隔式燃燒室）（分隔式燃燒室）型型 球型球型渦流室燃燒室渦流室燃燒室預(yù)燃式燃燒室預(yù)燃式燃燒室統(tǒng)一式燃燒室由凹頂統(tǒng)一式燃燒室由凹頂活塞頂部與氣缸蓋底活塞頂部與氣缸蓋底部所包圍的單一內(nèi)腔，部所包圍的單一內(nèi)腔，幾乎全部容積都在活幾乎全部容積都在活塞頂面上。塞頂面上。四角型四角型柴油機(jī)燃燒室如何分類(lèi)？柴油機(jī)燃燒室如何分類(lèi)？ 三、柴油機(jī)燃燒室三、柴油機(jī)燃燒室 淺盆型淺盆型 （一）（一）直噴式直噴式(統(tǒng)一式燃燒室統(tǒng)一式燃燒室)混合氣混合氣形成特形成特點(diǎn)和對(duì)

47、點(diǎn)和對(duì)噴油系噴油系統(tǒng)要求統(tǒng)要求請(qǐng)參閱請(qǐng)參閱教材教材 p94 型燃燒室：型燃燒室：1 1）主要是依靠多孔噴霧（多為）主要是依靠多孔噴霧（多為4 4孔），孔），利用油束和燃燒室的吻合利用油束和燃燒室的吻合，在空間形成混合氣。在空間形成混合氣。( (空間霧化混合空間霧化混合) )2 2）噴孔直徑小（孔式），噴孔易堵。）噴孔直徑?。资剑?，噴孔易堵。噴油壓力較高，一般在噴油壓力較高，一般在20Mpa20Mpa左右。左右。3 3）結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，熱損失結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，熱損失小，故熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好，容易小，故熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好，容易起動(dòng)。起動(dòng)。4 4）滯燃期形成混合氣較多，工作粗滯燃期形成混

48、合氣較多，工作粗暴，燃燒噪音大。暴，燃燒噪音大。5) 5) 制造困難。制造困難。 1 1、渦流室式燃燒室、渦流室式燃燒室1)1)整個(gè)燃燒室也是分為兩部分整個(gè)燃燒室也是分為兩部分 球型渦流室在球型渦流室在氣缸蓋內(nèi)；活塞上方為主燃燒室。渦流室容積氣缸蓋內(nèi)；活塞上方為主燃燒室。渦流室容積占總?cè)紵胰莘e的占總?cè)紵胰莘e的50508080，用一個(gè)和數(shù)個(gè)，用一個(gè)和數(shù)個(gè)切向大面積通道相通。屬于切向大面積通道相通。屬于空間混合方式空間混合方式 。2)2)在壓縮行程中，氣缸內(nèi)的空氣被活塞推擠，在壓縮行程中，氣缸內(nèi)的空氣被活塞推擠，經(jīng)過(guò)通道進(jìn)入渦流室，形成強(qiáng)烈地有組織的高經(jīng)過(guò)通道進(jìn)入渦流室，形成強(qiáng)烈地有組織的高速

49、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（幾百轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（幾百轉(zhuǎn)/ /分）柴油噴入渦流室中，分）柴油噴入渦流室中，在空氣渦流的作用下，形成較濃的混合氣。部在空氣渦流的作用下，形成較濃的混合氣。部分混合氣在渦流室中著火燃燒，已然與未然的分混合氣在渦流室中著火燃燒，已然與未然的混合氣高速（經(jīng)通道）噴入主燃燒室，借活塞混合氣高速（經(jīng)通道）噴入主燃燒室，借活塞頂部的雙渦流凹坑，產(chǎn)生第二次渦流。促使進(jìn)頂部的雙渦流凹坑，產(chǎn)生第二次渦流。促使進(jìn)一步混合和燃燒。一步混合和燃燒。3)3)順氣流方向噴射，由于渦流運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了混合順氣流方向噴射，由于渦流運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了混合氣的形成與燃燒，可采用較大孔徑的噴油器，氣的形成與燃燒，可采用較大孔徑的噴油器，

50、噴射壓力也較低（噴射壓力也較低（121214 MPa14 MPa） 4)4)過(guò)量空氣系數(shù)可較小（對(duì)空氣需求少，即過(guò)量空氣系數(shù)可較?。▽?duì)空氣需求少，即aa?。┬。?)5)渦流轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速近似成正比，對(duì)轉(zhuǎn)速變渦流轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速近似成正比，對(duì)轉(zhuǎn)速變化適應(yīng)性好化適應(yīng)性好6 6）熱損失較大，經(jīng)濟(jì)性較差（氣流通過(guò)通道）熱損失較大，經(jīng)濟(jì)性較差（氣流通過(guò)通道的阻力大，耗油率高），起動(dòng)性能差的阻力大，耗油率高），起動(dòng)性能差 占總?cè)紵胰莘e占總?cè)紵胰莘e的的50802 2、預(yù)燃室式燃燒室、預(yù)燃室式燃燒室1 1）整個(gè)燃燒室分兩部分，預(yù)燃室位于）整個(gè)燃燒室分兩部分，預(yù)燃室位于氣缸蓋內(nèi)為總?cè)紵胰莘e的氣缸蓋內(nèi)為總?cè)紵?/p>

51、室容積的25254040，活塞上方為主燃室。，活塞上方為主燃室。2 2）噴油嘴安裝在預(yù)燃室中心線附近，）噴油嘴安裝在預(yù)燃室中心線附近，為便于冷起動(dòng)，多裝有電熱塞。為便于冷起動(dòng)，多裝有電熱塞。3 3）大部分燃料是在主燃燒室中混合燃）大部分燃料是在主燃燒室中混合燃燒，是屬于空間混合方式。燒，是屬于空間混合方式。4) 4) 利用壓縮紊流先預(yù)燃。利用壓縮紊流先預(yù)燃。5) 5) 利用強(qiáng)烈的燃燒渦流，促使完全燃利用強(qiáng)烈的燃燒渦流，促使完全燃燒。燒。 6 6）對(duì)噴油的霧化質(zhì)量要求不高，可采）對(duì)噴油的霧化質(zhì)量要求不高，可采用不易堵塞的大直徑單孔噴嘴，噴油用不易堵塞的大直徑單孔噴嘴，噴油壓力較低（壓力較低（8M

52、Pa8MPa12MPa12MPa），有適應(yīng)大），有適應(yīng)大轉(zhuǎn)速范圍和不同著火性能燃料的能力。轉(zhuǎn)速范圍和不同著火性能燃料的能力。7 7）運(yùn)轉(zhuǎn)平順，燃燒噪聲小，但經(jīng)濟(jì)性）運(yùn)轉(zhuǎn)平順，燃燒噪聲小，但經(jīng)濟(jì)性較差。熱損較大，起動(dòng)性能差，必須較差。熱損較大，起動(dòng)性能差，必須加裝電熱塞。加裝電熱塞。預(yù)熱室式燃燒室預(yù)熱室式燃燒室渦流室式燃燒室渦流室式燃燒室特點(diǎn)：油壓要求不高；故障少；特點(diǎn)：油壓要求不高；故障少；工作較平穩(wěn)；散熱面積大；油耗工作較平穩(wěn)；散熱面積大；油耗高；起動(dòng)性差。高；起動(dòng)性差。第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過(guò)程的優(yōu)化燃燒過(guò)程的優(yōu)化 一、燃燒過(guò)程優(yōu)化的基本原則一、燃燒過(guò)程優(yōu)化的基本原則 追求目標(biāo)：希望燃燒更完善

53、、更柔和、追求目標(biāo)：希望燃燒更完善、更柔和、損失更小、排氣更清潔。損失更小、排氣更清潔。a/油氣室的最佳配合油氣室的最佳配合b/控制著火落后期的混合氣生成量控制著火落后期的混合氣生成量c/合理組織燃燒室內(nèi)的渦流和湍流運(yùn)動(dòng)合理組織燃燒室內(nèi)的渦流和湍流運(yùn)動(dòng)d/緊湊的燃燒室形狀緊湊的燃燒室形狀e/加強(qiáng)燃燒期間和燃燒后期的擾流加強(qiáng)燃燒期間和燃燒后期的擾流f/優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)二、燃油噴射過(guò)程的優(yōu)化二、燃油噴射過(guò)程的優(yōu)化 燃油噴射過(guò)程實(shí)質(zhì)就是噴油規(guī)律的優(yōu)化！燃油噴射過(guò)程實(shí)質(zhì)就是噴油規(guī)律的優(yōu)化！初期：放熱快慢的對(duì)比初期：放熱快慢的對(duì)比 中期中期主噴射期主噴射期: 噪聲噪聲后期對(duì)比后期對(duì)比 滿足柴油機(jī)

54、理想的燃燒方案要求什么樣的滿足柴油機(jī)理想的燃燒方案要求什么樣的噴油規(guī)律？噴油規(guī)律？至此，究竟是至此，究竟是供油規(guī)律還是噴油規(guī)律供油規(guī)律還是噴油規(guī)律？都有關(guān)系?。▊鹘y(tǒng)機(jī)械式與共軌系統(tǒng)）但是兩者是有差都有關(guān)系?。▊鹘y(tǒng)機(jī)械式與共軌系統(tǒng)）但是兩者是有差別的！但直接影響混合氣形成和燃燒過(guò)程的是別的！但直接影響混合氣形成和燃燒過(guò)程的是噴油規(guī)噴油規(guī)律律！ 優(yōu)化的供油規(guī)律和噴油規(guī)律優(yōu)化的供油規(guī)律和噴油規(guī)律（供油系統(tǒng)）應(yīng)該：（供油系統(tǒng)）應(yīng)該：先緩后急，斷油迅速先緩后急，斷油迅速P214 預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射）預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射） pilot pre三角形三角形 靴形靴形 先緩后急，斷油迅速先緩后急，斷油迅速參閱教材參

55、閱教材p103，合理的噴油規(guī)律，合理的噴油規(guī)律 ，傳統(tǒng)的脈動(dòng)供油系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的脈動(dòng)供油系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn) 預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射）預(yù)噴射（先導(dǎo)噴射） pilot pre靴形靴形boot 近后噴射近后噴射 具有高度靈活性的燃油噴射具有高度靈活性的燃油噴射 遠(yuǎn)后噴遠(yuǎn)后噴 post 后噴后噴 after 性能性能 機(jī)械式柴油噴射系統(tǒng)機(jī)械式柴油噴射系統(tǒng) 電控共軌柴油噴射系統(tǒng)電控共軌柴油噴射系統(tǒng)噴油量噴油量 噴油泵、調(diào)速器、提前器噴油泵、調(diào)速器、提前器 噴油器、二通或三通（噴油器、二通或三通（TWV）、）、 ECU 噴油時(shí)間噴油時(shí)間 噴油泵、調(diào)速器、提前器噴油泵、調(diào)速器、提前器 噴油器、二通或三通（噴油器、二通或三通（TWV）、）、 ECU燃油升壓燃油升壓 噴油泵噴油泵 供油泵供油泵 燃油分配燃油分配 噴油泵噴油泵 共軌管共軌管 噴油壓力噴油壓力 轉(zhuǎn)速、噴油量的變化轉(zhuǎn)速、噴油量的變化 供油泵、共軌壓力調(diào)節(jié)器供油泵、共軌壓力調(diào)節(jié)器 可產(chǎn)生影響可產(chǎn)生影響 二通或三通（二通或三通（TWV）噴油次數(shù)噴油次數(shù) 1次次 多次多次(1一一5次，由次，由ECU控制控制) 噴油量噴油量 不能自由調(diào)不能自由調(diào) 自由調(diào)自由調(diào)(根據(jù)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及其他傳感器決定根據(jù)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及其他傳感器決定) 噴油壓力噴油壓力